基于dsPIC30F6010A的并口NANDFlash驅(qū)動設(shè)計與實現(xiàn)

陸鵬

摘 要

本文通過分析8位并口NAND Flash的工作時序，設(shè)計其在dsPIC30F 6010A單片機(jī)下的軟件驅(qū)動，能夠?qū)崿F(xiàn)對NAND Flash的讀寫擦除等各種操作。

關(guān)鍵詞

NAND Flash;dsPIC30F6010A;并口;驅(qū)動

中圖分類號： TP316.2 ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.09.044

0 前言

NAND Flash是嵌入式設(shè)計中常見的存儲器。8位并口NAND Flash是指數(shù)據(jù)線寬度為8位，通信接口為并行接口的NAND Flash，在其與微處理器的配合應(yīng)用中，NAND Fla sh與微處理器一般采用如圖1所示的連接方式。微處理器軟件驅(qū)動的設(shè)計是根據(jù)NAND Flash的工作時序，通過配置相關(guān)寄存器進(jìn)行相應(yīng)操作來實現(xiàn)的。本文中NAND Flash使用Micron公司的MT29F2G08系列進(jìn)行說明，微處理器則使用了Microchip公司的16位高性能單片機(jī)dsPIC30F6010A。

1 NAND Flash信號時序

從軟件驅(qū)動角度來講，NAND Flash最基本的操作有四種，即命令輸入、地址輸入、數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)輸出。所有的NAND Flash接口命令都是由這四種操作組合而成，以MT29F2G08的READ PAGE命令為例，它是由兩個命令輸入操作（0x00，0x30）、五個地址輸入操作以及若干數(shù)據(jù)輸出操作組成，READ PAGE命令時序如圖2所示。

因此如果在微處理上實現(xiàn)這四種基本操作，就能實現(xiàn)所有的接口命令，即實現(xiàn)了NAND Flash的驅(qū)動設(shè)計。

為了實現(xiàn)這四種操作，我們需要明確兩個內(nèi)容：一，四種操作中接口信號的電平;二，接口信號及各信號之間的時間要求。這兩項內(nèi)容均在NAND Flash的器件手冊上有明確要求。以MT29F2G08為例，在它的的異步接口模式列表中（表1），我們可以得到四種操作的接口信號電平要求。以命令輸入（Comm and Input）為例，從表1中可以得到接口信號電平要求為：當(dāng)CE#為低，CLE為高，ALE為低，WE#的上升沿，WP#為高時，完成命令輸入操作。

接口信號及各信號之間的時間要求通過時序定義來得到。命令輸入的時序定義如圖3所示，接口信號的時間要求在表2中列出。因命令輸入發(fā)生在WE#上升沿，因此與WE#上升沿相關(guān)的幾個時間是設(shè)計的關(guān)鍵所在：tWP寫使能脈沖寬度時間-最小為10ns;tDS數(shù)據(jù)建立時間-最小7ns，即命令輸入后WE#需至少保持使能7ns才可以置高;tDH數(shù)據(jù)保持時間-最少5ns，即WE#置高后命令需要至少保持5ns;tCLS命令鎖存使能建立時間-最少10ns;tCLH命令鎖存使能保持時間-最小為5ns，即WE#置高后CLE需至少保持為高5ns。

得到接口信號的電平和時間要求后，就可以在微處理器上編程實現(xiàn)對NAND Flash的各種操作。

2 軟件驅(qū)動實現(xiàn)

在進(jìn)行NAND Flash驅(qū)動編程之前，我們需要對微處理器dsPIC30F6010A的I/O按照圖1所示的連接方式進(jìn)行配置，分別將CE#、RE#， WE#、R/B#、ALE、CLE、WP#、I/O[7：0]配置到所需的I/O口，其中CE#、RE#、WE#、ALE、CLE、WP#為輸出端口，R/B#為輸入端口，I/O[7：0]在命令輸入、地址輸入、數(shù)據(jù)輸入三種操作時為輸出端口，在數(shù)據(jù)輸出操作時為輸入端口。時間方面，本例中dsPIC30F6010A系統(tǒng)時鐘設(shè)置為24MHz，因此指令周期FCY為24MHz/4為6MHz，即一條指令所用時間為167ns。

以命令輸入操作為例，將其定義為函數(shù)FlashWriteCmd（），為函數(shù)定義一個參數(shù)cmd，根據(jù)上一小節(jié)所講，按照命令輸入的時序要求，將函數(shù)編寫如下：

void FlashWriteCmd（unsigned char cmd）

{

TRISDATA &= ～（0x00FF） ; // RE0～RE7輸出

ALE=0;

CLE=1;

_nop_（）; ?_nop_（）; //tCLS

WE=0;

_nop_（）; ?_nop_（）; _nop_（）; _nop_（）;

_nop_（）; ?_nop_（）; _nop_（）; _nop_（）;

_nop_（）; ?_nop_（）; _nop_（）; _nop_（）;//tWP

DATAOUT= （（DATAOUT ?& 0xFF00） | cmd）;

_nop_（）; ?_nop_（）; //tDS

WE=1;

_nop_（）; ?_nop_（）; ?_nop_（）;// tDH， tCLH

CLE=0;

}

按同樣思路完成其他三種基本操作的函數(shù)編程，分別定義為：地址輸入函數(shù)FlashWriteAddr（），數(shù)據(jù)輸入函數(shù)Flash Wr itePort（），數(shù)據(jù)輸出函數(shù)FlashReadPort（），以這四個函數(shù)為基礎(chǔ)即可實現(xiàn)所有接口命令函數(shù)，下面以接口命令READ PAGE為例說明。

將READ PAGE命令定義為函數(shù)FlashReadByte（），為函數(shù)定義五個參數(shù)，Read_num讀取字節(jié)數(shù)量，ByteAddr字節(jié)地址，PageAddr頁地址，BlockAddr塊地址，以及buf字節(jié)存儲位置。如圖1所示，READ PAGE命令需要首先發(fā)送命令0x00，然后發(fā)送五個周期的地址，再發(fā)送命令0x30，之后等待R/B#（RDY）信號為高后才能進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，依此函數(shù)編程如下：

void FlashReadByte（unsigned int

Read_number，unsigned int ByteAddr，unsigned

char PageAddr，unsigned int BlockAddr，unsigned

char *buf）

{

unsigned int j，

CE=0;

FlashWriteCmd（0x00）; //讀命令周期1

FlashWriteAddr（ByteAddr&0xff）; //寫字節(jié)低位地址

FlashWriteAddr（（ByteAddr>>8）&0x3f）; //寫字節(jié)高位地址

FlashWriteAddr（PageAddr）; //寫頁地址

FlashWriteAddr（（BlockAddr>>1）&0xff）; //寫塊低位地址

FlashWriteAddr（（BlockAddr>>9）&0x0F）; //寫塊高位地址

FlashWriteCmd（0x30）; //讀命令周期2

delay_us（20）;

NAND_WAITREADY（）;//等待RDY信號置高

for（j=0;j

{

ClrWdt（）;

*buf=FlashReadPort（）; //讀取數(shù)據(jù)

buf++;

}

CE=1;

}

依照類似方法可實現(xiàn)NAND Flash規(guī)定的所有接口命令。需要注意的是在實現(xiàn)函數(shù)時，要將時間留出余量，以免出現(xiàn)異常錯誤。

3 結(jié)論

本文介紹的驅(qū)動程序已經(jīng)應(yīng)用在項目中，實際結(jié)果顯示程序功能正確、穩(wěn)定可靠。雖然驅(qū)動是基于dsPIC30F6010A單片機(jī)，但其方法可以用于任意微處理器，此外驅(qū)動可適用于任何符合ONFI1.0標(biāo)準(zhǔn)的NAND Flash器件，有良好的通用性。

參考文獻(xiàn)

[1]Rino Micheloni，Luca Crippa，Alessia Marelli.Inside NAND Flash Memories.

[2]MT29F2G08 NAND Flash Memory Datasheet.Micron Technology，Inc.

[3]dsPIC30F6010A/6015 Datasheet.Microchip Technology，Inc.