大容量閃存器件K9KAG08UOM與DSP接口設計

1、大容量閃存器件k9kag08uom與dsp接口設計慣性導航系統(tǒng)、各種導引頭及空間飛翔器等測試和記錄應用系統(tǒng)，都需要自主、實時、牢靠存儲大量的關(guān)鍵信息，并保證即使囫圇系統(tǒng)掉電，所采集到的數(shù)據(jù)仍能長時光保持不走失，實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)查詢，便于數(shù)據(jù)分析。nand flash閃速存儲器(簡稱閃存)以其掉電非易失、功耗低、壽命長、容量大、升級簡單等獨有的特點快速成為數(shù)據(jù)存儲的最佳挑選。某型激光陀螺慣導單元需要在湖試和海試實驗過程中記錄大量導航參數(shù)，為了便于在實驗結(jié)束后有效分析數(shù)據(jù)。這里提出一種基于大容量閃存器件k9kag08uom與的接口設計計劃。在激光慣導的計算機板上集成了一片nand flash閃速存儲器

2、，按照實驗的次數(shù)和每個航次存儲數(shù)據(jù)量的大小，選用samsung公司的k9kag08uom存儲器；為滿足導航控制的周期和算法的復雜程度，選用ti公司的浮點dsptms320c6713b作為主控處理器。tms320c6713b的主頻可達300 mhz，浮點運算速度可達18 gflos，是目前運算速度最快的浮點器件之一，已成為系統(tǒng)設計中的主流處理器。其中nand flash與dsp的接口設計是囫圇計算機板設計的關(guān)鍵部分，這里具體介紹大容量nand flash與dsp接口設計的硬件接口和軟件實現(xiàn)辦法。2 大容量閃存k9kag08uom簡介k9kag08uom是大容量、高牢靠性的nand flash存儲

3、器。其存儲容量為2 g字節(jié)(2 gx8 bit)；可將數(shù)據(jù)線與地址線復用為8條io線。并分離提供指令控制信號線；指令、地址和數(shù)據(jù)信息均通過8條io線傳輸，不會因存儲容量的增強而增強引腳數(shù)，從而極大便利系統(tǒng)設計和產(chǎn)品升級，而無需更改外部硬件銜接，因此成為嵌入式系統(tǒng)中實時存儲大容量數(shù)據(jù)的最佳挑選。k9kag08uom引腳羅列1所示，其引腳功能如下：io0io7：8根地址、數(shù)據(jù)和指令復用信號。用于輸入指令、數(shù)據(jù)、地址及輸出數(shù)據(jù)。ce：片選信號。用于挑選控制器件。we：寫使能信號。通過該端口可在寫脈沖的升高沿鎖存命令、地址和數(shù)據(jù)。re：讀使能信號。在讀信號的下降沿，輸出數(shù)據(jù)有效，并可累加其內(nèi)部數(shù)據(jù)地址

4、。cle：指令鎖存使能信號。cle為高電平常，指令通過io端口線在寫信號的升高沿被鎖存入指令寄存器。ale：地址鎖存信號。在寫信號的升高沿且地址鎖存信號為高電平常，地址被鎖存。wp：寫庇護信號。wp為低電平常，禁止寫或擦除操作。r/b：預備就緒或忙輸出顯示信號，當rb為低電平常，表示有編程、擦除或隨機讀操作正在舉行，操作完成后r/b信號自動返回至高電平。3 硬件接口設計31 計算機板設計計劃激光陀螺慣導計算機板以cpu為核心，完成數(shù)據(jù)的采集、運算、通信、數(shù)據(jù)存儲等任務。計算機板的設計原理2所示。計算機板主要包括：核心cpu完成導航計算及對外圍接口的管理與控制等：監(jiān)控與導航flash完成程序的自

5、主加載引導；nand flash完成實驗數(shù)據(jù)的記錄與下載；輔助完成ad轉(zhuǎn)換時序控制、譯碼控制、開關(guān)電路控制、分頻及脈沖計數(shù)等功能：4通道串行控制器 tl16c754控制4個通道串口。主機cpu選用dsp器件 tms320c6713b，其內(nèi)含浮點數(shù)值處理器，支持64位浮點運算，內(nèi)部ram容量為256 k字節(jié)，主頻最高可達300 mhz，帶有的鎖相環(huán)電路使其能夠通過軟件編程設置實際工作頻率。按照系統(tǒng)時序控制和計數(shù)等功能需要規(guī)律門的大小fpga選用actel公司的apa300。該器件內(nèi)部自帶rom，上電后自主運行，無需外部rom引導，牢靠性高。串行通信控制器選用，ti公司的tl16c754b。該器件

6、采納33 v供電，功耗低，內(nèi)部有4個并行的串行通信控制器，內(nèi)部白帶fifo模式，與dsp無縫接口，用法靈便便利，滿足系統(tǒng)設計需要。32 nand flash與dsp硬件接口設計大容量閃存nand flash與dsp之間的接口設計是cpu板設計的關(guān)鍵。dsp主要通過emif外部存儲器接口拜訪片外存儲器，tms320c6713b可與大多數(shù)的同步存儲器和異步存儲器靈便配置，用法容易便利。tms320c6713b與k9kag08uom的硬件接口電路3所示。tms320c6713b的外部存儲器接口包括：20位地址線、32位數(shù)據(jù)線、4個片選控制線及讀寫控制信號線。4個片選信號分離對應4個存儲空間，ce3對

7、應的地址空間為oxb0000000-oxbfffffff，設計中通過地址譯碼實現(xiàn)地址空間的分隔，其中大容量閃存器件k9kag08uom的片選面向應的地址為oxb0400000。k9kag08uom無地址線，指令、地址和數(shù)據(jù)信息均通過i00i07傳輸。雖然k9kag08uom的容量達到2 g字節(jié)，遠遠超出tms320c6713b存儲區(qū)域ce3的可尋址容量256 m字節(jié)，但因為拜訪nand flash的地址是通過io端口輸入，無需通過地址線尋址，因此不用考慮規(guī)律存儲空間與實際物理空間的映射問題，簡化了dsp與nand flash的硬件接口。tms320c6713b和k9kag08uom的工作均是3

8、3 v，因此兩者引腳可挺直銜接，無需電平轉(zhuǎn)換。設計中k9kag-08uom的ale和cle兩個信號分離由dsp的最低兩位地址ea3和ea2控制。dsp的低8位數(shù)據(jù)線挺直與nand flash的i00i07相連。dsp的通用輸人輸出端口gp3接r/b，用于監(jiān)測nand flash的工作狀態(tài)。當r/b處于低電平常，表示有編程、擦除或隨機讀操作正在舉行；當r/b處于高電平常，表示操作已經(jīng)完成。k9kag08uom的讀寫控制信號re和we由dsp的讀寫控制信號are和awe和譯碼產(chǎn)生的片選信號ce通過規(guī)律或得到，惟獨當dsp的讀寫控制信號和片選同時有效即為低電平常才干對k9kag08uom舉行讀寫操作

9、。該硬件接口設計利用dsp的地址線ea3、ea2分離控制nand flash的指令鎖存ale和地址鎖存cle信號，此時對k9kag08uom的拜訪相當于拜訪地址分離為oxb0400002、oxb0400001和oxb0400000的3個端口分離對應k9kag08uom的地址端口、指令端口和數(shù)據(jù)端口。dsp對k9kag08uom的指令、地址和數(shù)據(jù)操作可通過不同端口舉行。簡化了對k9kag08uom讀寫控制和軟件編程設計的難度。4 軟件設計nand flash的基本操作主要包括：讀數(shù)據(jù)，編程(寫)數(shù)據(jù)，擦除、讀器件id號等。nand flash的軟件設計主要關(guān)注以下幾個方面：(1)讀、寫操作以頁為

10、單位；(2)擦除操作以塊為單位；(3)對nand flash寫數(shù)據(jù)時，位數(shù)據(jù)只能由1變?yōu)?，因此對flash寫操作前必需把寫單元所在塊擦除；(4)nand flash同其他固體存儲器一樣會產(chǎn)生壞塊，假如將數(shù)據(jù)存儲在壞塊區(qū)域?qū)е聼o法正常復原。壞塊區(qū)域普通不超過器件總?cè)萘康?，假如系統(tǒng)的工作狀態(tài)允許存儲的數(shù)據(jù)可以浮現(xiàn)少量錯誤，比像記錄功能，軟件設計時可不用標志為壞區(qū)；假如系統(tǒng)的工作狀態(tài)不允許存儲的數(shù)據(jù)出錯，則需按照器件出廠時自帶的壞塊信息表標志壞塊區(qū)域，以保證數(shù)據(jù)不被寫到壞塊區(qū)域。(5)在對nand flash舉行擦除、編程或者讀取操作流程時，不允許有中斷信號打斷cpu的工作，否則會讀寫錯誤。在軟件設計時，假如對nand flash舉行存取操作，需先屏蔽中斷，讀寫操作完成后再把中斷重新打開。nand flash最基本的塊擦除、頁編程時序流程4和圖5所示。5 結(jié)束語因為nand flash具有非易失性、大容量、低成本、接口容易等優(yōu)點。在組合導航數(shù)據(jù)存儲設備，激光慣導