NAND FALSH的原理及應用介紹

? ? ? ?1. 引言

　　本文闡述了一種通過FPGA實現(xiàn)對歐比特公司的大容量NAND FLASH芯片VDNF2T16VP193EE4V25的操作方法。設計中采用ALTERA公司FPGA芯片，利用自建IP搭建硬件平臺實現(xiàn)NAND FLASH的驅(qū)動。該設計也可移植到其他FPGA上，可以很好地應用在各嵌入式電子系統(tǒng)中。NAND FLASH被廣泛應用于電子系統(tǒng)中作為數(shù)據(jù)存儲。在各種高端電子系統(tǒng)中現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）已被廣泛應用。FPGA靈活的硬件邏輯能實現(xiàn)對NAND FLASH的讀寫操作。本文中闡述了一種基于NIOS II 軟核的NAND FLASH的驅(qū)動方法。

　　2. VDNF2T16VP193EE4V25簡介

　　歐比特公司的VDNF2T16VP193EE4V25是一款容量為2Tb、位寬為16位的NAND FLASH，其內(nèi)部由8片基片拓撲而成，其拓撲結(jié)構(gòu)如下：

　　圖1 VD1D8G08VS66EE8T7B拓撲結(jié)構(gòu)

　　其主要特性如下：

　　? 總?cè)萘?Tb;

　　? 位寬：16位;

　　? SLC;

　　? 兼容ONFI2.2;

　　? 封裝：PGA193;

　　? 電源：+3.3V（VCC）、+1.8V（VCCQ）。

　　3. VDNF2T16VP193EE4V25的控制器設計

　　大容量NAND FLASH控制器設計包括一個IP核設計。其基于NIOS II 的AVALON總線。AVALON總線能兼容大部分存儲器接口，IP核將AVALON總線時序轉(zhuǎn)接至NAND FLASH，從而對NAND FLASH進行讀寫操作。

　　IP邏輯主要有片選信號產(chǎn)生、ALE、CLE、RE、WE等控制信號的轉(zhuǎn)接。其中RE、WE信號可采用AVALON總線的RE、WE信號;CLE、ALE采用總線地址的低2位進行控制;片選數(shù)量較多可依據(jù)AVALON總線的byteen信號進行譯碼產(chǎn)生。

　　圖2 控制器功能框圖

　　//寫信號

　　assign nand_wr_n = {avalon_wr_n，avalon_wr_n，avalon_wr_n，avalon_wr_n};

　　//讀信號

　　assign nand_rd_n = {avalon_rd_n，avalon_rd_n，avalon_rd_n，avalon_rd_n};

　　//ALE信號，采用地址0

　　assign nand_ale = {avalon_add［0］，avalon_add［0］};

　　//CLE信號，采用地址1

　　assign nand_cle = {avalon_add［1］，avalon_add［1］};

　　//片選信號

　　assign nand_cs_n［0］ = temcs［0］|avalon_byteen_n［0］;

　　assign nand_cs_n［1］ = temcs［0］|avalon_byteen_n［1］;

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　　IP核設計完成后采用QSYS進行硬件平臺搭建，QSYS系統(tǒng)軟核對外引出信號有EPCS、UART、NAND FLASH接口，在Quartus II建立原理圖塊進行編譯產(chǎn)生硬件信息。

　　采用Nios II Software Build Tools for Eclipse 對QSYS進行軟件編程可實現(xiàn)對NAND FLASH的驅(qū)動。

　　//NAND FLASH數(shù)據(jù)寄存器地址定義

　　#define NandFlashDataReg0 （VDNF2T16_V1_0_BASE）

　　//NAND FLASH ALE寄存器地址定義

　　#define NandFlashAddReg0 （VDNF2T16_V1_0_BASE+4）

　　//NAND FLASH CLE寄存器地址定義

　　#define NandFlashCmdReg0 （VDNF2T16_V1_0_BASE+8）

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　　以下為讀取ID及壞塊的信息：

　　******************************************************************

　　The cs=0 NAND_FLASH‘s ID is Right ，The ID is=0x2c881a7a9000

　　***********************************************************************

　　This cs=0 FLASH’s Bank=0 have 5 BadBlocks：

　　The num=0 Bank LUN1‘s num=90 is BadBlock.

　　The num=0 Bank LUN1’s num=91 is BadBlock.

　　The num=0 Bank LUN1‘s num=1738 is BadBlock.

　　The num=0 Bank LUN2’s num=90 is BadBlock.

　　The num=0 Bank LUN2‘s num=91 is BadBlock.

　　The Number of Bank’s Valid Block is Right.

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