基于DSP的Flash存儲(chǔ)器壞塊自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)

隨著電子技術(shù)飛速發(fā)展，智能電子產(chǎn)品隨處可見(jiàn)，如PC機(jī)、移動(dòng)電話、PDA、數(shù)碼相機(jī)、游戲機(jī)、數(shù)字電視等，而諸如此類的電子產(chǎn)品的核心器件往往離不開(kāi)存儲(chǔ)器。無(wú)論是從存儲(chǔ)器的物理結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)容量、數(shù)據(jù)讀寫(xiě)速度、可靠性、耐用性，還是產(chǎn)品的實(shí)用性方面。其種類繁多。然而由于種種原因，越來(lái)越多的電子產(chǎn)品采用數(shù)據(jù)傳輸快、容量大的NAND型Flash存儲(chǔ)器。雖然NAND型Flash具有許多優(yōu)點(diǎn)，但其有隨機(jī)產(chǎn)生不可避免的壞塊，如果不能很好解決該壞塊將導(dǎo)致高故障率。因此，這里提出一種基于DSP的Flash存儲(chǔ)器壞塊自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

圖l為Flash存儲(chǔ)器壞塊自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用AT89C51自動(dòng)檢測(cè)NAND型Flash存儲(chǔ)器的無(wú)效塊，獲取Flash存儲(chǔ)器的壞塊信息，為后續(xù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)做準(zhǔn)備。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括硬件電路和配套軟件設(shè)計(jì)2部分。其硬件電路主要由單片機(jī)、控制、顯示和存儲(chǔ)器4部分組成，其中單片機(jī)部分采用常規(guī)的最小系統(tǒng)電路；控制部分由按鍵和單片機(jī)的外部中斷組成，按鈕通過(guò)電阻與接地端相連，而復(fù)位鍵則與電源端相連；顯示部分采用單片機(jī)的P0和P1端口控制8位七段共陽(yáng)極數(shù)碼管，位選通端由P2端口控制數(shù)據(jù)端由Pl控制；存儲(chǔ)器部分與單片機(jī)相連，由于存在電平差異，所以需加電平轉(zhuǎn)換器74LVX42-45，可將由單片機(jī)輸出的5 V電壓轉(zhuǎn)到3 V，并將由Flash輸出的3 V電壓轉(zhuǎn)到5 V，其轉(zhuǎn)換方向便于控制。而軟件設(shè)計(jì)部分采用單片機(jī)C語(yǔ)言編寫(xiě)程序，當(dāng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到單片機(jī)后，用一個(gè)循環(huán)語(yǔ)句將其放到數(shù)組里，這樣可以通過(guò)改變某一變量實(shí)現(xiàn)上下查詢。則將這個(gè)變量的改變放在外部中斷程序中。

2 硬件電路設(shè)計(jì)

硬件電路設(shè)計(jì)由于選用的51單片機(jī)是TTL器件，而所要檢測(cè)的NAND型Flash存儲(chǔ)器是CMOS器件，這2種類型器件的電平不相匹配，因此需增加電平轉(zhuǎn)換器74154245，從而實(shí)現(xiàn)電壓的5 V與3 V的雙向轉(zhuǎn)換。

2．1 單片機(jī)的連接

為了方便讀圖，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的電路原理圖中的許多導(dǎo)線連接都采用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的方法，而標(biāo)號(hào)的命名基本采用引腳名稱。單片機(jī)的P1端口的位操作控制Flash的控制端，P0端口作為單片機(jī)和Flash的地址和數(shù)據(jù)傳輸端口。其中數(shù)據(jù)的流向采用P1．6和P1．7控制，要讀取Flash的數(shù)據(jù)時(shí)，如讀ID時(shí)，先對(duì)單片機(jī)的P1端口位操作，依照時(shí)序設(shè)置控制字，接著由單片機(jī)的PO端口輸出讀取ID的命令，然后設(shè)置寫(xiě)地址的控制字，輸入地址00H。讀狀態(tài)時(shí)，連續(xù)的RE脈沖可輸出ID代碼。頁(yè)讀取操作與此類似。圖2為單片機(jī)電路連接圖。

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2．2 Flash存儲(chǔ)器的連接

K9K8G08UOM是采用NAND技術(shù)的1 GB大容量、高可靠、非易失性Flash存儲(chǔ)器，具有高密度、高性能特點(diǎn)。其無(wú)效塊定義為包含有一個(gè)或更多無(wú)效字節(jié)，且其可靠性不能被保證，則無(wú)效塊中的信息稱為無(wú)效塊信息。和所有的有效塊一樣，它具有相同的AC和DC參數(shù)，一個(gè)無(wú)效塊不會(huì)影響有效塊的運(yùn)行，因?yàn)樗邢鄳?yīng)獨(dú)立的指令資源依靠選擇晶體管，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須通過(guò)地址掩蓋其無(wú)效塊。第l塊(地址是OOh)為了保證是有效塊，不要求糾錯(cuò)l K編程／擦除周期。

除了先裝載好的無(wú)效塊信息，所有器件的存儲(chǔ)單元都被擦除，無(wú)效塊狀態(tài)定義在空余區(qū)域的第1個(gè)字節(jié)。在每塊第1頁(yè)2 048字節(jié)的列地址中沒(méi)有FFh。很多情況下，無(wú)效塊信息也是能擦除的，一旦擦除，它不可能恢復(fù)其原有信息。因此，系統(tǒng)必須在原來(lái)無(wú)效塊的信息基礎(chǔ)上認(rèn)識(shí)無(wú)效塊。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是通過(guò)讀每塊的第1頁(yè)判定該塊是否為無(wú)效塊。

依據(jù)該Flash器件數(shù)據(jù)資料中各個(gè)引腳的功能，設(shè)計(jì)Flash的電路連接，圖3只給出K9K8G08UOM部分所用引腳，電路中Flash的控制端經(jīng)電平轉(zhuǎn)換器后與單片機(jī)的Pl端口相連，而I／O端口經(jīng)電平轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的P0端口相連。

2．3 74LVX4245電平轉(zhuǎn)換器

74LVX4245提供5 V和3 V之間轉(zhuǎn)換的8位雙向電平轉(zhuǎn)換器。該器件的T／R引腳控制數(shù)據(jù)流向。發(fā)射端使數(shù)據(jù)由A端到B端，而接收端使數(shù)據(jù)由B端到A端。A端接5 V總線，而B(niǎo)端接3 V總線，如圖4所示。

2．4 數(shù)碼管

采用共陽(yáng)極數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示方式。為了提高驅(qū)動(dòng)能力，采用三極管驅(qū)動(dòng)，用P2端口的低電平對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行位點(diǎn)亮，P0端口輸入要顯示的字符。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，第l位和第2位顯示第幾個(gè)壞塊，后3位顯示無(wú)效塊地址。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

采用μVision2集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，μVision2支持8051的所有Keil工具包，其中包括C編輯器、宏匯編器、鏈接器，定位器和目標(biāo)文件至HEX格式的轉(zhuǎn)換器。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，即單片機(jī)代碼設(shè)計(jì)通?？刹捎脜R編語(yǔ)言或C語(yǔ)言。圖5是無(wú)效塊判斷的主要流程。

本設(shè)計(jì)中軟件核心部分是存儲(chǔ)器的頁(yè)讀取函數(shù)。函數(shù)中定義無(wú)符號(hào)整型變量賦值2 048，依據(jù)頁(yè)讀取的時(shí)序，先將讀指令00H由函數(shù)Writ-eCommand寫(xiě)入Flash的命令寄存器，接著由WriteAddress函數(shù)將4個(gè)周期的地址寫(xiě)入Flash的地址寄存器，再由WriteCommand函數(shù)將讀命令30H寫(xiě)入Flash指令寄存器，延時(shí)后讀狀態(tài)的控制字的設(shè)置，在2 048個(gè)讀信號(hào)脈沖中讀取緩存數(shù)據(jù)。該函數(shù)完整源程序代碼如下：

4 結(jié)論

本設(shè)計(jì)滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)Flash存儲(chǔ)器的ID號(hào)的讀取，準(zhǔn)確讀取存儲(chǔ)器無(wú)效塊的數(shù)目和相應(yīng)的物理地址，通過(guò)功能按鈕實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)效塊地址的上下查詢。將存儲(chǔ)器換成fLash后可以很好地檢測(cè)器件的無(wú)效塊的分布情況?？梢猿蔀檫x擇性能更好的器件工具，同時(shí)還可準(zhǔn)確獲取無(wú)效塊地址，為以后數(shù)據(jù)存儲(chǔ)打好基礎(chǔ)。