基于SST25VF020的數據存儲系統設計

　　近年來，閃速存儲器已應用在數以千計的產品中，特別是移動通信、MP3音樂播放器、手持PC管理器、數碼相機、網絡路由器、艙內錄音機等工業產品。閃速存儲器由于具有非易失性和電可編程擦除性，從而具有半導體存儲器的讀取速度快、存儲容量大等優點，同時又克服了DRAM及SRAM斷電丟失所存數據的缺陷。與EPROM相比較，閃速存儲器的優勢在于系統電可擦除和可重復編程，且不需要特殊的高電壓，此外，它還有成本低，密度大的特點。

　　閃速存儲器由于各自技術架構的不同，又可分為NOR技術、NAND技術、AND技術和由EEPROM派生的閃速存儲器。以EEPROM做閃速存儲陣列的Flash Memory，如SST的小扇區結構閃速存儲器具有EEPROM與NOR技術Flash Memory二者折中的性能特點：（1）讀寫的靈活性遜于EEPROM，但與NOR技術Flash Memory的塊結構相比，其頁尺寸小，具有快速隨機讀取和快編程、快擦除的特點。（2）與EEPROM比較，具有明顯的成本優勢。

　　SST25VF系列產品，是業界第一個完整的串行閃存產品系列，其記憶容量包含512Kbit至16Mbit，且采用產業標準的8接腳SOIC封裝及超薄型WSON封裝技術。此外，SST最新串行閃存提供最新自動地址增值（AAI）資料寫入模式，與單一字節資料寫入模式相比，該資料寫入模式能夠將整個閃存的資料寫入時間減少50%。SST25VF系列是以高效能超快閃技術為基礎，加上四線及串行外圍界面（SPI），相對平行EEPROM等非揮發性內存解決方案而言，SST的串行式閃存產品使用較少的接腳，將資料往返于系統CPU，因此可減少電路板空間、耗能及成本。

　　芯片介紹

　　芯片引腳介紹

　　SST25VF020是SST25VF系列產品中的一員，其芯片具有以下特點：總容量為2M；單電源讀和寫操作，工作電壓為2.7-3.3V；低功耗，工作電流為7mA，等待電流為3μA；時鐘頻率高達33MHz，快速編程、快速擦除、快速讀取；小型一致閃區尺寸4KB；數據保存100年；CMOS I/O兼容等。

　　狀態寄存器

　　狀態寄存器用來對芯片的工作模式進行設定，在工作過程中，可以提供芯片的工作狀態，比如讀、寫、寫保護等。

　　工作過程

　　首先設置狀態寄存器，對FLASH的工作模式、寫使能以及寫保護區域進行設定。在讀寫的過程中，還可以通過讀寄存器內容來判斷FLASH當前的工作狀態。設定結束后，可以開始讀寫操作。

　　寫操作

　　選用自動地址增值寫入（AAI）模式，這種模式在寫入大量數據時可以縮短程序運行時間。在寫操作中，首先寫入寫使能命令字（0x06），AAI模式以AF為寫命令，順序寫入存儲起始地址和存儲數據，每傳送完一字節的數據時，時鐘位置高，為寫下一字節數據做準備。當數據全部寫入時，寫終止寫使能命令字（0x04），寫操作結束。在整個寫過程中，狀態寄存器中的BUSY位始終為1，寫操作結束后，BUSY自動復位。

　　讀操作

　　在讀操作中，首先寫入讀命令字（0x03），然后寫入讀取數據的起始地址，數據會順序讀出，直至讀完。如果地址累加至7FFFF，下次數據讀取會從00000地址開始。在整個讀過程中，狀態寄存器中的BUSY位始終為1，寫操作結束后，BUSY自動復位。

　　擦除操作

　　SST25VF020提供3種芯片擦除方式：扇區擦除、塊擦除和全擦除。命令字分別為0x20、0x52、0x60，可分別實現不同范圍的擦除。在整個擦除過程中，狀態寄存器中的BUSY位始終為1，擦除操作結束后，BUSY自動復位。

　　硬件電路

　　系統控制器選用MSP430F149單片機，對溫度傳感器信號進行模數轉換后采樣，將采集到的數據通過SPI串行通信存儲到FLASH中。當系統通過異步串口和PC機相連時，通過SPI串行通信將儲存到FLASH中的數據讀到PC機中，從而對采集的數據進行分析、處理。將采集到的數據保存后，即可擦除FLASH，為下一次采集做準備。存儲電路連接如圖4所示。通過上拉電阻將CE#、SO端的初始狀態置為高電平，寫保護端始終為高電平。相應的輸入輸出端、時鐘信號端和使能端分別和單片機接口相連。

　　關鍵源程序

　　case 0x03： /* 讀數據 */

　　TXBUF1 =0x03; // 發讀命令字

　　while （IFG20x20==0x00）; // 發送完否？

　　for（i=0;i《=2;i++） /* 發送地址 */

　　{TXBUF1=addr［i］;

　　while （IFG20x20==0x00）;}//發送完否？

　　for（i=0;i《=19;i++） /* 讀取數據 */

　　{ TXBUF1=0X33 ; // 發送偽數據用于產生接收數據CLK

　　while （IFG20x20==0x00）; // 發送完否？

　　while（ IFG20x10==0x00） ;

　　backdata1［i］=RXBUF1 ;} //存放讀取的數據

　　delay（2） ;

　　P5OUT |=0X01 ; // 拉高 STE1

　　delay（200） ;

　　break;

　　case 0xaf： /* AAI 模式 寫數據 */

　　P5OUT =~0X01 ; // 拉 底 STE1

　　delay（2） ;

　　TXBUF1 =0X06 ; /* write enable */

　　while （IFG20x20==0x00）; // 發送完否？

　　delay（2） ;

　　P5OUT |=0x01 ; // 拉高 STE1

　　delay（12）;

　　P5OUT =~0x01 ; // 拉底 STE1

　　delay（2） ;

　　TXBUF1 =0xaf; // 發寫命令字

　　while （IFG20x20==0x00）; // 發送完否？

　　for（i=0;i《=2;i++） /* 發送地址 */

　　{ TXBUF1=addr［i］;

　　while （IFG20x20==0x00）; }//發送完否？

　　for（i=0;i《=19;i++）

　　{ TXBUF1=data1［i］ ; // 連續寫20字節的數據

　　while （IFG20x20==0x00） ; // 發送完否？

　　if（i==19） break ;

　　delay（2） ;

　　P5OUT |=0X01 ; // 拉高 STE1

　　delay（12） ;

　　P5OUT =~0X01 ; // 拉底 STE1

　　delay（2） ;

　　TXBUF1 =0xaf ;

　　while （IFG20x20==0x00）; } // 發送完否？

　　delay（2） ;

　　P5OUT |=0X01 ; // 拉高 STE1

　　delay（12）;

　　P5OUT =~0X01 ; // 拉底 STE1

　　delay（2） ;

　　TXBUF1 =0X04 ; // /* 結束AAI模式*/

　　while （IFG20x20==0x00）; // 發送完否？

　　delay（2） ;

　　P5OUT |=0X01 ; // 拉高 STE1

　　break；

　　總結

　　S ST串行式閃存因具備低耗能與小型接腳的特色，可作為硬盤、繪圖卡、電子玩具、智能卡、MP3播放器、無線電話、藍牙模塊及GPS模塊等裝置比較理想的存儲解決方案。由于SST串行式閃存的容量從512Kbit至16Mbit不等，因此適用于從低階智能卡至高容量的聲音檔案存儲，如電話錄音機等各類資料存儲 應用裝置。