nand flash 连接 FLASH电路如何设计？

发布时间 : 2024-11-23

作者 : 小编

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FLASH电路如何设计？

各位同学大家好，欢迎继续做客电子工程学习圈，今天我们继续来讲这本书，硬件系统工程师宝典。

上篇我们了解了存储器可分为RAM和ROM，根据不同特性也可以逐级细分，并且简单介绍了EEPROM。今天我们讲一讲FLASH有哪几种？

NOR FLASH

目前常用的FLASH主要有NOR FLASH和NAND FLASH两种

NOR技术（也称Linear技术）源于传统的EEPROM器件，具有高可靠性、随机读取速度快的优势，用于擦除和编程操作较少、直接执行代码的场合，如PC的BIOS固件等。

NOR技术的Flash Memory具有以下特点。

1.程序和数据可存放在同一芯片，拥有独立的数据总线和地址总线，能快速随机读取，允许系统直接从Flash中读取代码执行，无须先将代码下载至RAM中再执行。

2.可以单字节或单字编程，但不能单字节擦除，必须以块为单位或整片擦除，由于采用NOR技术的Flash Memory擦除和编程速度较慢，在纯数据存储和文件存储的应用中，NOR技术显得力不从心。

下面以S29GL128P为例说明，NOR FLASH的引脚定义和设计描述。

S29GL128P电路设计

查阅S29GL128P的Datasheet可知：

1.A25~A0是地址信号输入通道，需与CPU的存储专用地址总线相连

2.DQ15,DQ14~DQ0是数据信号，需要与CPU的存储数据总线相连

3.CE为片选信号

4.OE为输出使能信号

5.WE写使能

6.VCC电源输入引脚

7.VIO通用I/O口的供电引脚，接VCC电源输入端

8.VSS低信号引脚

9.NC为不连接的引脚

10.RY/BY为输出信号，当输出低电平时表示器件在进行写入或擦除工作，当输出高电平时表示器件已准备就绪。

11.BYTE为输入信号，用于设置输入数据信号的宽度8bit或16bit

12.WP/ACC为写保护或编程加速控制，当为低电平时为写保护功能，当为高电平时为编程加速，在设计时一般都上拉处理。

13.RFU为保留引脚不连接。

NAND FLASH

采用NAND技术的Flash Memory的特点

1.NAND FLASH以页为单位进行读和编程操作，1页为256B或512B，因此NAND FLASH不用来直接运行程序，需将代码下载到RAM中再运行。NAND FLASH以块为单位进行擦除操作，1块为4KB、8KB或16KB；具有快编程和快擦除的功能，块擦除时间是2ms，而NOR技术的块擦除时间是几百ms。

2.数据、地址采用同一总线，实现串行读取，随机读取速度慢且不能按字节随机编程。

3.芯片尺寸小，成本低

4.芯片包含失效块，其最大数目可达到3~35块取决于存储器密度。失效块不会影响有效块的性能。设计者需要将失效块在地址映射表中屏蔽起来。

从存储单元的角度考虑，NAND FLASH可分为SLC（Single Level Cell，单层单元）和MLC（Multi-Level Cell，多层单元）。SLC的特点是成本高、容量小、速度快，而MLC的特点是容量大、成本低，但是速度慢。MLC由于存储单元中存放资料较多，结构相对复杂，出错的概率增加，必须进行错误修正，这个修正的动作使得MLC的性能大幅落后于SLC闪存。实际使用时，需要根据程序运行的机制及需求选择合适的Flash存储。

下面作者举例了K9F2G08U0C的引脚和电路设计

K9F2G08U0C-S NAND FLASH的电路设计

K9F2G08U0C是Samsung的一款采用SLC架构的2GB NAND FLASH，如上所示为K9F2G08U0C的电路设计：

1.I/O[7:0]：数据的输入/输出引脚，输入数据的内容包含命令、地址和数据，当进行读取操作时向外输出数据。

2.CLE：命令加载使能，CLE高电平有效，当写使能有效时，通过I/O[7:0]将命令加载到NAND FLASH。

3.ALE：地址加载使能，CLE高电平有效，当写使能有效时，通过I/O[7:0]将地址加载到NAND FLASH。

4.CE：片选信号，低电平有效，当不片选芯片时，I/O口的逻辑状态为高阻态。

5.RE：读取数据使能，低电平有效。

6.WE：写数据使能，低电平有效。

7.WP：写保护，在电路设计中一般上拉处理。

8.R/B：可以输出两种状态，用于指示芯片工作或禁止状态。

9.VCC/VSS：电源网络/地网络

10.NC：没有连接。

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嵌入式教程_数字信号处理：2-18 模数转换（AD）实验（采集波形）

视频加载中...

实验目的

本节视频的目的是掌握EMIFA的使用，了解AD7606的芯片特性和使用，并实现基于AD7606采集正弦波。

实验原理

AD9833原理图

找到波形发生器，可查看相关控制引脚。本次实验采集的波形是由AD9833输出的。

AD7606原理图

找到AD采集，可查看相关控制引脚，同时可看到ADC输入的V1~V8通道分别对应CON29 - CON36口。

波形发生器

TL6748-PlusTEB实验箱采用板载波形信号发生器，波形信号发生器采用的芯片是AD9833。

AD9833是一款低功耗、可编程波形发生器，能够产生正弦波、三角波和方波输出。各种类型的检测、信号激励和时域反射应用都需要波形发生器。输出频率和相位可通过软件进行编程，调整简单。频率寄存器为28位，时钟速率为25MHz时，可以实现0.1Hz的分辨率；而时钟速率为1MHz时，则可以实现0.004Hz的分辨率。AD9833的输出电源范围是38mV~650mV。

AD9833

AD9833具有一个标准串行接口，使得该器件可以直接与数个微处理器接口。该器件采用外部串行时钟来向器件中写入数据或控制信息。通过该串行接口DSP可使用程序控制AD9833产生正弦波、三角波和方波输出。

A/D转换

A/D转换，即模数转换，是指将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。一般分为四个步骤进行：取样、保持、量化和编码。前两个步骤在取样-保持电路中完成，后两步骤则在ADC中完成。

AD7606

TL6748-PlusTEB实验箱上的AD采集是基于 ADI AD7606 芯片进行设计的，具体特性如下：

· 八通道；

· 16bit采样；

· 支持串行和并行读取方式；

· 支持全部通道200K 采样率并行采集和转换；

· 支持真正±10V 或±5V 的双极性信号输入。

模数转换工作过程

AD7606上8个通道的数据是同时采集，轮流转换的。

模数转换模块接到启动转换信号后，按照排序器的设置，开始转换第一个通道的数据；经过一个采样时间的延迟后，将采样结果放入转换结果寄存器保存；按顺序进行下一个通道的转换；如果为连续转换方式则从新开始转换过程；否则等待下一个启动信号。

EMIFA

（External Memory Interface）

即外部存储器接口，可实现DSP与不同类型存储器（SRAM、Flash RAM、DDR-RAM等）的连接。具体可以分为EMIFA和EMIFB。

外部存储器接口主要用来同并行存储器连接，这些存储器包括SDRAM、SBSRAM、Flash、SRAM存储器等，外部存储器接口还可以同外部并行设备进行连接，这些设备包括并行A/D、D/A转换器、具有异步并行接口的专用芯片，并可以通过外部存储器接口同FPGA、CPLD等连接。

EMIFA接口特性

（1）异步操作：

支持SRAM，NAND Flash ，NOR Flash，FPGA等，包括AD7606

最大支持16位数据总线和23位地址总线，在C6748中只能支持到16位

具有4个片选（EMA_CS[5:2]），只能用于异步操作

连接NAND Flash时， NAND Flash控制器支持1-bit和4-bit的ECC校验

（2）同步操作：

支持16-bit的SDRAM

有一个单独的SDRAM（EMA_CS[0]）

EMIFA功能框图

EMIFA的请求信号的有三个来源：CPU、EDMA和主外设。

右侧的三部分接口分别是：SDRAM的控制信号管脚和异步操作模式下的控制信号管脚以及共用部分的数据总线和地址总线。

EMIFA与AD7606的连接

连接异步设备时可以有4个片选：EMA_CS[n]，n=2,3,4,5

控制信号引脚要根据外设的时序要求使用，AD7606的连接中只用到了片选信号，其他的没有用到。

程序流程设计

程序流程设计中首先要进行外设使能配置和DSP中断初始化，接着初始化LCD的显示与触摸，然后初始化AD7606，接着初始化AD9833并输出波形，启动AD7606采集并将采集的波形显示到LCD上。最后进行触摸检测，控制AD7606启动和暂停。

方向配置源码

管脚方向配置

使用StarterWare 库函数将 GPIO 口配置为输出模式。相关函数通过“gpio.h”文件引用。

StarterWare API 接口。

GPIODirModeSet(SOC_GPIO_0_REGS, 1, GPIO_DIR_OUTPUT);

数据配置源码

数据寄存器配置

使用StarterWare 库函数设置GPIO输出值。

相关函数通过“gpio.h”文件引用。

StarterWare API 接口

GPIOPinWrite(SOC_GPIO_0_REGS, 3, GPIO_PIN_LOW);

配置GPIO输出值的函数源码和函数使用说明可以查看gpio.c。其中，第一个参数是GPIO的基地址，第二个参数是GPIO的编号，第三个参数设置GPIO的电平。

操作现象

实验设备

硬件连接

（1）使用公头对公头SMA数据线连接波形发生器和ADC输入的V1通道

（2）连接仿真器和电脑的USB接口，

（3）将拨码开关拨到DEBUG模式01111，

（4）连接实验箱电源，拨动电源开关上电。

软件操作

导入工程，选择Demo文件夹下的对应工程

编译工程

将CCS连接实验箱并加载程序

点击运行程序

LCD屏幕会显示采集的正弦波

点击一下LCD屏，采集将停止，再次点击恢复采集。

实验结束后，先点击黄色按钮暂停程序运行，再点击红色按钮退出CCS与实验箱的连接，最后实验箱断电即可。