支持ONFI同步模式的NAND Flash控制器設計
加入技術交流群
3．2 異步時鐘域處理
很明顯，同步接口模式下的控制器將涉及到較多的異步時鐘域的通信，需要小心處理。首先，由于本文所設計的控制器中所有跨時鐘域的單比特控制信號沒有窄脈沖形式，因此均可以使用雙D觸發同步器作同步，此外涉及跨時鐘域的數據緩沖需要使用異步FIFO。由于ONFI2．1規定的最快Timing Mode達到了200MB／s的數據速率，而涉及本文應用的連接Flash控制器的下一級模塊消耗數據的速率為100MB／s，如果按照公式計算FIFO的深度，可如式(1)所示，其中的4KB是仿真實驗所使用的仿真模型的頁面(Page)大小。
4KB×(1-100MB／s÷200MB／s)=2KB (1)
這樣大的FIFO將帶來較大的硬件代價，考慮到NAND Flash的讀寫操作是可以暫停的，故本文將FIFO深度設為128，寬度為16bit。
如何判斷異步FIFO的空滿狀態也是設計FIFO的難點。本文所使用的FIFO采用圖10的結構，FIFO Memory模塊采用寄存器組作為核心存儲，這是由于本文應用環境下可能經常出現讀空或寫滿的情況，這樣會頻繁遇到讀寫同一個地址，因此不適合用雙端口SRAM作為FIFO的核心存儲；WptrFull模塊用于產生寫指針和滿標志；RptrEmpty模塊用于產生讀指針和讀標志；此外還有兩組同步器分別將寫指針同步到讀時鐘域和讀指針同步到寫時鐘域。跨時鐘傳送的讀寫指針都事先轉換成格雷碼，以避免亞穩態問題及提高可靠性。本文引用地址：http://www.104case.com/article/162177.htm
由綜合結果可知，最高工作頻率達到了118MHz，滿足ONFI標準100MHz頻率、200MB／s的最快數據傳輸速率的要求，并有超過15％的裕量。因此，本文設計的NANDFlash控制器具有一定的實用價值。
5 結束語
本文設計了一種滿足ONFI2．1標準要求的NANDFlash控制器，并通過了功能仿真和綜合。該控制器既可以在傳統的異步模式下工作，也可以在同步模式下工作，并達到了ONFI標準要求的200MB／s的數據讀寫速率。達到了最初的設計目的，對其他的NAND Flash控制器設計具有參考意義。
評論