C8051F的超大容量Flash存储器扩展_单片机论文
关键词：nand flash 数据存储 c8051f
引 言
大容量数据存储是单片机应用系统的瓶颈，受到容量、功耗、寻址方式的约束。突破容量限制，可以很大程度上扩展和提高应用系统的总体功能。sumsung公司的nand结构flash存储器件是一款性价比很高的超大容量数据存储器件，在mp3、u盘、数码相机和pda中有广泛的应用，且市场占有份额逐年加大。用该器件作为各种单片机尤其是嵌入式系统的数据存储器，可以完美地解决容量限制，实现灵活操作，势必成为数据存储的主流方向。
1 器件介绍
nand结构flash是sumsung公司隆重推出并着力开发的新一代数据存储器件，电源电压1.7～3.6v，体积小，功耗低，容量最大可达1gb，按页进行读写，按块擦除，通过i/o口分时复用作为命令/地址/数据。本次应用开发的是nand结构16mb的k9f2808uob，其它大容量的器件只比该型号送出的地址多了几字节，操作指令和时序相同。具体结构说明如图1所示。
由图1可知，该器件由1k个块(block)组成，每个块有32页，每页有528字节，这528字节分成a、b、c三个区。对每一页的寻址需要通过i/o口送出三个地址，第二、三行地址（a9～a23）指明寻址到某一页，第一列地址指明寻址到页的指定区中某一字节。对页的分区命令如表1所列。
表1 起始指针位置与区域关系对照表
| 命 令 | 指针位置/字节 | 区 域 |
| 00h | 0～255 | 阵列第一伴（a） |
| 01h | 256～511 | 阵列第二半（b） |
| 50h | 512～527 | 剩余阵列（c） |
由表1可以看出，00h、01h、50h只是选区指针。选定区的内部寻址是由第一个列地址完成的，a0～a7可以最大寻址256字节。
2 应用举例
在开发便携式心电信号采集监视仪中，k9f2808被用做心电采样数据存储器。mcu采用美国cygnal公司的soc增强型单片机c8051f020，内部ram共有4352字节，i/o支持双向操作等。flash的命令引脚要接到端口1上去，端口3是命令/地址/数据的复用形式。显然这里的数据是并行的，因此操作速度很快，达到了读页 1.2ns，写页200μs。图2给出了芯片的接口电路图。由于篇幅所限，图3只给出写页的命令时序，并对相关的指令代码做简要说明。
在写页之前，mcu的ram中就应该存有采样来的528字节的数据。写操作时，先指出写开始地址。这由选区命令和第一个列地址来共同指定，以后在写页时就可以忽略不写。此处为了最大限度存储数据，开始地址定为a区的00h。为了指定这个地址，必须在送出命令80h之前送出选区命令00h，同时地址a0～a7置为0。紧跟在80h之后送出三个地址，第一个列地址已经是00h，第二、三页地址只要指定a9～a23就可以了。随后连续送出528个数据字节，为了把数据从flash的数据寄存器写入对应存储单元，接下来再写入命令10h。经过约500μs的写入，就可以进行状态查询了。写入命令字70h后，从flash的i/o0位就可以读出操作结果标志。在执行主代码之前，需要对单片机进行初始化和定义操作子函数。详细的写入程序清单请参看本刊网站www.dpj.com.cn。
图3
3 小 结
以上操作代码成功实现了对sumsung公司nand结构flash的页写入，其它基本操作只要在写页的基础上进行修改即可。在使用该器件时要注意：①所选单片机最好是高速的，内部ram要大，端口支持实时双向输入输出；②由于该flash的操作时序是ns级，所以在调试时要注意指令的安排顺序和有选择地加入空操作指令,以满足其精确的时序要求；③对于实施信号检测采样的各种工业应用，本文的大容量flash可圆满实现各种基本操作。