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闪速存储器芯片K9F6408系列的典型应用摘要K9F6408系列是8Mx8bit的NAND型闪速存储器它以其快速读写循环,数据硬件保护,可擦除,I/O□命令/地址/数据线复用和接口便利等特点,正成为大型数据如语音、数字图像、文件等系统数据的载体本文给出了K9F640800A与单片机P87C52的硬件连接电路及闪速存储器操作的软件应用程序关键词flash存储器扇区操作应用程序
1、概述存储器是计算机外围产品的重要组成部分,在经历了ROMPROM和EPROM和如今已到了闪速存储器(FlashMemory)的时代Flash存储器以其低成本,高可靠性的读写,非易失性,可擦写性和操作简便而成为一系列程序代码(应用软件)和数据(用户文件)存储的理想媒体,从而受到到嵌入式系统开发者的欢迎Flash存储器的应用范围极广,从现代计算机优盘到嵌入式系统中取代的地位,可谓占尽风流正因为Flash的应用广泛,/解和掌握Flash的相关操作和管理技术就极为重要大致说来Flash操作包括检错(对Flash内部坏扇区的检测)、写操作(写入数据)、读操作(从Flash中读出数据)、空间管理和擦除操作.在系统中我们选用AT87c52单片机,它有24个I/O口,其中8个作为有特殊功能的I/O口,因此只剩16个I/O口可供一般的输入/输出使用我们选用K9F640800A闪存的主要原因是它能节约I/O口,即它的地址线和数据线可复用而其他许多闪存的地址线和数据线是分开使用的因此,本文以SAMSUNG公司的K9F640800A为例,介绍Flash的操作技术
2、K9F640800A芯片的性能特点供电电压:
2.7v〜
3.6v该芯片容量为66Mbits由1024块组成,每块又由16页组成,一页共有(512+16)x8bit»使用64Mbits另外还有2Mbits的闲置储存空间写和读以页为单位,而擦除以块为单位读、写和擦除操作均通过命令完成,非常方便(参见图3)此芯片可擦写1百万次,掉电数据不丢失,数据可保存十年有8位串行口,且可复用,既可作为地址和数据的输入/输出引脚,乂可作命令的输入引脚,根据时序采用分时循环(见时序图5)写入每页的时间为200us平均每写一个字节约400ns即约20Mb/s该flash的每一个扇区又分为三个区(256字节,256字节和16字节),如果需要对这三个区独立操作,则通过OOhQlh和50h命令分别选中(参见图3)快速的读写循环和数据硬件保护引脚分布、功能及操作命令如图1所示
3、P87c52与K9F6408U0A的应用电路我们设计了一个系统,所需实现的功能是,由P87c52单片机将接收到的GPS芯片发送的数据,按一定的格式处理后,存储到Flash芯片上当上位机发出读命令时,P87c52再从flash中取出数据,发给上位机在此,我们给出了K9F6408U0A的flash芯片与P87c52单片机连接图图
24、K9F6408U0A的软件编程K9F6408U0A的软件编程是采用C语言中嵌入汇编来完成主要包括flash扇区检错,读,写,擦除和管理flash空间1检错刚出厂的Flash中可能存在坏扇区,用久的Flash好扇区也可能变坏为了保证读写数据的可靠性,必须对Flash扇区进行检测Flash扇区的好坏标志存在于第3区中的第6coiumn若扇区已坏,则标志位数据不是FFH设置•错误扇区的表,扫描检错flash将坏扇区的号依次填入表中,将此表保存于flash存储器中的第一个块中因为SAMSUNG确保第一个块能正确使用流程图图四2读flash Flash分三个区,命令0X000X01和0X50可分别读取第一,二,三区中的数据过程为选中Flash通过I/O口写入读命令字,写入所读数据地址,置读信号有效下跳沿有效.读写时序图如卜.具体程序如卜.voidFlashReadO{unsignedchard;Flash_CE=O;file://片选WriteCommandOxOO;file:〃写读的命令WriteAddressOxOO.O;file://写读的地址ford=0;d!=2;d++file:〃一次读两页{uintk=528;和e:〃每个扇区有528个字节while!Flash_RB〃当读信号无效时,等待}whilekfile:〃当k不为0时,就继读;否则就停止读Flash_RD=O;file://准备好读入#pragmaasmfile://嵌入汇编,插入2个机器周期NOPNOP#pragmaendasm//结束汇编ACC=PO;file:〃把P0口读出的值存入ACC寄存器#pragmaasm//嵌入汇编,插入2个机器周期NOPNOP#pragmaendasm〃结束汇编Flash_RD=l;file:〃不再读入SendDataO;file:〃串口发送数据k-;}Flash_CE=l;file:〃不再片选}3写flash和读操作不一样的是,写操作有两个命令字0X80和0X10写入0X80后,表示将向寄存器中写入数据,如果再键入0X10则Flash中的控制器符寄存器的数据存储到数据存储器中写操作时,将欲写入数据的地址与错误扇区表相对照,看是否在表中如果在表中,则将页指针地址加十六即换到下•个Block中,再对照,循环操作直到找到不在衣中的地址以此保证所写的地址都是有效地址具体过程选中Flash通过I/O□写入写命令字,写入所要编程数据地址,置写信号有效写时序见图五*unsignedcharAssertBlockunsignedchara//与记录坏块的表相对照的子程序unsignedchari=0;whilei!=invalidblockbound+l//invalidblockbound是无效块的总数whilea!=*lnvalidBlockAddress++〃当未遍历到最后一个无效块时,就继续核对i++;}ifi!=invalidblockbound+2return1;〃无效的块elsereturn0;〃有效的块}voidWritevoid〃写操作{unsignedcharh;iffirst〃当开始对一页进行写操作时first=l否则为0Flash_CE=0;file:〃片选WriteCommand0x80;file://写命令0x80*ucharAssertBlockstartpage/l6file:〃与记录坏块的表相对照WriteAddressOxOOstartpage;file:〃写地址first=O;}forh=0;h!=l6;h++WriteDataoutput[h];file:〃写入寄存器处理好的GPS数据ifFlagWrite〃当寄存器中数据满528字节1页时,FlagWrite=l否则为0WriteCommandOxl0;〃将数据写入flashwhile!Flash_RBfile:〃等待读信号有效WriteCommand0x70;file://读状态量DelaylOusO;Flash_RD=O;file:〃准备好读入#pragmaasm〃嵌入汇编,插入两个机器周期nopnop#pragmaendasm〃结束汇编ACC=P0;ACC=ACC0x01;Flash_RD=l;ifACC!=Ofile:〃若最后一位不为零*lnvalidBlockAddress+j=startpage/16;file:〃存储无效块空间的首地址startpage=startpage+16;file:〃读下一个块的第•个扇区看是否是有效的扇区Flash_CE=l;file:〃结束片选startpage++;file:〃写下一页first=l;}4擦除以块为单位进行擦除前后有两条擦除命令以保证不会被意外擦除voidFlashEraseuintaunsignedintblockcount;Flash_CE=O;〃片选forblockcount=0;blockcount!=a;blockcount++〃寻找被擦除的块WriteCommand0x60;〃块擦除预命令WriteAddresspaged6*blockcount;WriteCommandOxDO;〃块擦除确认命令whileFlash_RB!=lWriteCommand0x70;〃读擦除状态命令DelaylOus;Flash_RD=O;#pragmaasm〃嵌入汇编,插入3个机器周期nopnopnop#pragmaendasm〃结束汇编ACC=P0;#pragmaasm〃嵌入汇编,插入1个机器周期nop#pragmaendasm〃结束汇编Flash_RD=l;ACC=ACC0x01;ifACC!=O〃擦除失败{*lnvalidBlockAddress=blockcount;〃记录坏的块lnvalidBlockAddress++;j++;}Flash_CE=l;〃不再片选5flash管理主要包括记录无效的块,flash空间检测以及空间的整理在此以flash整理流程图为例1开始flash整理程序;2扫描整个物理空间,取得已使用的扇区数N;3从第i个已使用的扇区读起,初始化i=l4看扇区的地址是否连续;5如果连续就读下一个扇区,如果读到最后一个已使用的扇区就结束;6如果不是最后一个已使用的扇区,就跳到步骤3;7如果物理扇区不连续,则取得此扇区所在块k的地址指针8扫描到空闲块J并取得其地址指针9将k中所有的已写扇区移至J中,擦除块k10擦除有效吗11若无效则将此块记为无效块,并进行12步;12若有效则判断读到最后一个扇区了吗?13若没有跳至步骤3;14若是最后一个已写扇区,则结束整理程序。