NAND Flash 在MSP430嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用
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NAND Flash是采用NAND結(jié)構(gòu)技術(shù)的非易失存儲(chǔ)器，具有ROM存儲(chǔ)器的特點(diǎn)，存儲(chǔ)在該芯片中的數(shù)據(jù)可在斷電情況下維持10年不丟失，而芯片的引腳與訪(fǎng)問(wèn)又具有類(lèi)似于RAM的特點(diǎn)。NAND FLASH 存儲(chǔ)器將數(shù)據(jù)線(xiàn)與地址線(xiàn)復(fù)用為8條線(xiàn)，另外還分別提供了命令控制信號(hào)線(xiàn)，因此，NAND FLASH 存儲(chǔ)器不會(huì)因?yàn)榇鎯?chǔ)容量的增加而增加引腳數(shù)目。從而極大方便了系統(tǒng)設(shè)計(jì)和產(chǎn)品升級(jí)。
1 元件介紹
1.1 MSP430芯片
MSP430系列單片機(jī)是TI公司推出的16位RISC系列單片機(jī)，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(tǒng)有微體積、低功耗的要求，在此選用MSP430F149，它具有60KB Flash Memory、2kb RAM、有8個(gè)通道采樣率為200K的12位A/D轉(zhuǎn)換器、硬件乘法器、2個(gè)帶有大量捕獲/比較寄存器的16位定時(shí)器、看門(mén)狗等，為系統(tǒng)的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)擴(kuò)展提供了良好的基礎(chǔ)，特別適用于較復(fù)雜的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。
1.2 NAND Flash
NAND結(jié)構(gòu)Flash是Sumsung公司隆重推出并著力開(kāi)發(fā)的新一代數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件,在此選用芯片K9F1G08U0M，電源電壓２.7V— 3.6V，與MSP430F149一致，功耗低，容量可達(dá)128M×8Bit，按頁(yè)進(jìn)行讀寫(xiě)，按塊擦除，通過(guò)I/O口分時(shí)復(fù)用作為命令引腳／地址引腳／數(shù)據(jù)引腳。有很高的可靠性。
2 硬件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)中，K9F1G08U0M的數(shù)據(jù)輸入輸出口與單片機(jī)的P6端口相連。片選信號(hào)與單片機(jī)的P2.4相連， CLE（命令鎖存控制端）、ALE（地址鎖存控制端）、WE（寫(xiě)操作控制端）、RE（讀操作控制端）分別通過(guò)控制單片機(jī)P3.3、P2.3、P2.6、 P2.5引腳的電平，決定對(duì)FLASH
進(jìn)行控制字操作、地址操作、寫(xiě)操作還是讀操作。在此不使用寫(xiě)保護(hù)功能，所以WP接高電平。FLASH與單片機(jī)的部分連接組成電路如圖1所示。
圖1 MSP430F149與K9F1G08U0M的連接
3 軟件設(shè)計(jì)
MSP430的開(kāi)發(fā)軟件較多，本文采用IAR公司的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境—IAR Embedded workbench 嵌入式工作臺(tái)，利用C430（MSP430系列的C語(yǔ)言）編寫(xiě)調(diào)試。單片機(jī)對(duì)FLASH的操作主要有寫(xiě)、讀、擦除。
3.1 寫(xiě)操作
向FLASH內(nèi)部寫(xiě)數(shù)據(jù)是基于頁(yè)的，K9F1G08U0M的命令字、地址和數(shù)據(jù)都是通過(guò)并行口線(xiàn)I/O0—I/O7在控制信號(hào)的作用下分時(shí)操作。地址A0—A10，A11—A26通過(guò)I/O0—I/O7分4次送入。同時(shí)K9F1G08U0M芯片提供了一根狀態(tài)指示信號(hào)線(xiàn)，當(dāng)該信號(hào)為低電平時(shí)，表示FLASH可能正處于擦除、編程或讀操作的忙狀態(tài)；而當(dāng)其為高電平時(shí)，則表示為準(zhǔn)備好狀態(tài)，此時(shí)可以對(duì)芯片進(jìn)行各種操作。本系統(tǒng)須寫(xiě)入126M數(shù)據(jù)寫(xiě)操作流程圖如圖2。
3.2 讀操作
讀操作有串行頁(yè)讀、連續(xù)行讀、隨機(jī)讀3種類(lèi)型。在此選用串行頁(yè)讀取。首先將讀操作控制字00h輸入，再寫(xiě)入地址，寫(xiě)入控制字30h，待 信號(hào)變高后，將本頁(yè)數(shù)據(jù)依次讀出。隨后再改變頁(yè)地址讀出其它頁(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)。操作流程圖如圖3。
圖2 寫(xiě)操作流程圖
圖3 讀FLASH數(shù)據(jù)程序流程圖
3.3 擦除操作
任何FLASH器件的寫(xiě)入操作都必須在空的或已擦除的單元內(nèi)進(jìn)行，因此在進(jìn)行下一次存儲(chǔ)數(shù)據(jù)之前都必須對(duì)FLASH進(jìn)行擦除操作。
擦除操作基于塊，K9F1G08U0M內(nèi)有1024塊，塊地址的輸入需要兩個(gè)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(dòng)塊擦除操作，待 信號(hào)變高后，送入命令字70h，讀出I/O0的值來(lái)判斷數(shù)據(jù)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(shè)計(jì)
在此給出寫(xiě)操作部分程序，讀操作和擦除操作均可參考文中流程圖來(lái)編程，值得注意的是其它具體寫(xiě)地址操作應(yīng)仔細(xì)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(xiě)FLASH子程序
void inituart(void); //初始化異步串行通信
void Write10h(); //寫(xiě)控制字10h子程序
void WriteCommand(); //寫(xiě)命令字寫(xiě)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(yàn)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(yè)數(shù)64512時(shí)執(zhí)行
{
WriteCommand(); //調(diào)用寫(xiě)控制字寫(xiě)地址子程序
While(i2048) //字節(jié)數(shù)2048時(shí)執(zhí)行循環(huán)
{
WriteFlash(); //調(diào)用寫(xiě)數(shù)據(jù)子程序,
32個(gè)字節(jié)
i=i+32; //字節(jié)數(shù)+32
}
i=0; //一頁(yè)寫(xiě)完后,字節(jié)數(shù)置0
Write10h(); //調(diào)用寫(xiě)10h子程序
while(!(P2IN RB)); //等待RB信號(hào)變高
k++; //頁(yè)數(shù)+1
}
k=0; //頁(yè)數(shù)置0
LPM4; //全部寫(xiě)完后，MSP430進(jìn)入低功耗模式4
5 結(jié)束語(yǔ)
MSP430系列單片機(jī)具有實(shí)時(shí)處理能力強(qiáng)、運(yùn)行速度快、性?xún)r(jià)比高等特點(diǎn)。本文介紹了FLASH K9F1G08U0M在由MSP430F149組成的嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)表明：整個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠、功能完善、運(yùn)行穩(wěn)定，具有實(shí)用價(jià)值。本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)了MSP430單片機(jī)和NAND Flash兩種低功耗芯片在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用，完成了對(duì)FLASH的寫(xiě)操作、讀操作及擦除操作，達(dá)到了系統(tǒng)的微體積和低功耗特性。
參考文獻(xiàn)
[1] 沈建華. MSP430系列16位超低功耗單片機(jī)原理與應(yīng)用. 北京：清華大學(xué)出版社，2004
[2] 胡大可. MSP430系列FLASH型超低功耗16位單片機(jī).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20012
[3] 胡大可. MSP430系列單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā). 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002
[4] 陳茂勇，基于MSP430單片機(jī)的智能無(wú)功補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)，微機(jī)算計(jì)信息，2005年，第5期，32—33頁(yè)
[5]http://www.intl.samsungsemi.com/Memory/Flash/datasheets.html.
評(píng)論