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        NAND Flash 在MSP430嵌入式系統中的應用

        作者: 時間:2012-01-19 來源:網絡 收藏

        NAND 是采用NAND結構技術的非易失存儲器,具有ROM存儲器的特點,存儲在該芯片中的數據可在斷電情況下維持10年不丟失,而芯片的引腳與訪問又具有類似于RAM的特點。NAND FLASH 存儲器將數據線與地址線復用為8條線,另外還分別提供了命令控制信號線,因此,NAND FLASH 存儲器不會因為存儲容量的增加而增加引腳數目。從而極大方便了系統設計和產品升級。

        1 元件介紹

        1.1 MSP430芯片

        MSP430系列單片機是TI公司推出的16位RISC系列單片機,該系列是一組超低功耗微控制器,供電電壓范圍為 1.8V—3.6V。考慮到本系統有微體積、低功耗的要求,在此選用,它具有60KB 、2kb RAM、有8個通道采樣率為200K的12位A/D轉換器、硬件乘法器、2個帶有大量捕獲/比較寄存器的16位定時器、看門狗等,為系統的進一步開發擴展提供了良好的基礎,特別適用于較復雜的系統開發。

        1.2 NAND

        NAND結構Flash是Sumsung公司隆重推出并著力開發的新一代數據存儲器件,在此選用芯片K9F1G08U0M,電源電壓2.7V— 3.6V,與一致,功耗低,容量可達128M×8Bit,按頁進行讀寫,按塊擦除,通過I/O口分時復用作為命令引腳/地址引腳/數據引腳。有很高的可靠性。

        2 硬件設計

        本系統中,K9F1G08U0M的數據輸入輸出口與單片機的P6端口相連。片選信號與單片機的P2.4相連, CLE(命令鎖存控制端)、ALE(地址鎖存控制端)、WE(寫操作控制端)、RE(讀操作控制端)分別通過控制單片機P3.3、P2.3、P2.6、 P2.5引腳的電平,決定對FLASH

        進行控制字操作、地址操作、寫操作還是讀操作。在此不使用寫保護功能,所以WP接高電平。FLASH與單片機的部分連接組成電路如圖1所示。



        圖1 與K9F1G08U0M的連接


        3 軟件設計

        MSP430的開發軟件較多,本文采用IAR公司的集成開發環境—IAR Embedded workbench 嵌入式工作臺,利用C430(MSP430系列的C語言)編寫調試。單片機對FLASH的操作主要有寫、讀、擦除。

        3.1 寫操作

        向FLASH內部寫數據是基于頁的,K9F1G08U0M的命令字、地址和數據都是通過并行口線I/O0—I/O7在控制信號的作用下分時操作。地址A0—A10,A11—A26通過I/O0—I/O7分4次送入。同時K9F1G08U0M芯片提供了一根狀態指示信號線,當該信號為低電平時,表示FLASH可能正處于擦除、編程或讀操作的忙狀態;而當其為高電平時,則表示為準備好狀態,此時可以對芯片進行各種操作。本系統須寫入126M數據寫操作流程圖如圖2。

        3.2 讀操作

        讀操作有串行頁讀、連續行讀、隨機讀3種類型。在此選用串行頁讀取。首先將讀操作控制字00h輸入,再寫入地址,寫入控制字30h,待 信號變高后,將本頁數據依次讀出。隨后再改變頁地址讀出其它頁內數據。操作流程圖如圖3。

        圖2 寫操作流程圖

        圖3 讀FLASH數據程序流程圖

        3.3 擦除操作

        任何FLASH器件的寫入操作都必須在空的或已擦除的單元內進行,因此在進行下一次存儲數據之前都必須對FLASH進行擦除操作。

        擦除操作基于塊,K9F1G08U0M內有1024塊,塊地址的輸入需要兩個周期,塊操作的地址只有A18—A27有效,A12—A17備忽略。在地址后被送入的塊擦除命令(D0h)啟動塊擦除操作,待 信號變高后,送入命令字70h,讀出I/O0的值來判斷數據擦除是否成功。圖4為塊擦除流程圖。

        圖4 擦除FLASH程序流程圖

        4 程序設計

        在此給出寫操作部分程序,讀操作和擦除操作均可參考文中流程圖來編程,值得注意的是其它具體寫地址操作應仔細閱讀

        K9F1G08U0M芯片資料。

        #include MSP430x14x.h>

        #define CLE BIT3

        #define ALE BIT3

        #define WE BIT6

        #define CE BIT4

        #define RE BIT5

        #define RB BIT7

        void ReadFlash(); //讀FLASH子程序

        void WriteFlash(); //寫FLASH子程序

        void inituart(void); //初始化異步串行通信

        void Write10h(); //寫控制字10h子程序

        void WriteCommand(); //寫命令字寫地址

        void ClrFlash(); //擦除FLASH子程序

        unsigned int k,i,a

        void main ()

        {

        WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;

        BCSCTL1 = ~XT2OFF;

        do

        {

        IFG1 = ~OFIFG;

        for (iq0=0x05; iq0>0; iq0--);

        } //檢驗晶振是否起振

        while ((IFG1 OFIFG)!= 0);

        BCSCTL2 = SELM_2 + SELS + DIVS0;

        //SMCLK選擇2分頻后的4M

        While(k0xFC00) //頁數64512時執行

        {

        WriteCommand(); //調用寫控制字寫地址子程序

        While(i2048) //字節數2048時執行循環

        {

        WriteFlash(); //調用寫數據子程序,

        32個字節

        i=i+32; //字節數+32

        }

        i=0; //一頁寫完后,字節數置0

        Write10h(); //調用寫10h子程序

        while(!(P2IN RB)); //等待RB信號變高

        k++; //頁數+1

        }

        k=0; //頁數置0

        LPM4; //全部寫完后,MSP430進入低功耗模式4

        5 結束語

        MSP430系列單片機具有實時處理能力強、運行速度快、性價比高等特點。本文介紹了FLASH K9F1G08U0M在由MSP430F149組成的嵌入式系統中的應用,實驗表明:整個系統簡單可靠、功能完善、運行穩定,具有實用價值。本文作者創新點:實現了MSP430單片機和NAND Flash兩種低功耗芯片在嵌入式系統中的應用,完成了對FLASH的寫操作、讀操作及擦除操作,達到了系統的微體積和低功耗特性。

        參考文獻

        [1] 沈建華. MSP430系列16位超低功耗單片機原理與應用. 北京:清華大學出版社,2004

        [2] 胡大可. MSP430系列FLASH型超低功耗16位單片機.北京:北京航空航天大學出版社,20012

        [3] 胡大可. MSP430系列單片機C語言程序設計與開發. 北京:北京航空航天大學出版社,2002

        [4] 陳茂勇,基于MSP430單片機的智能無功補償控制器的設計,微機算計信息,2005年,第5期,32—33頁

        [5]http://www.intl.samsungsemi.com//Flash/datasheets.html.



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