PNX1501的NandFlash在線燒錄系統(tǒng)解析

隨著電子產(chǎn)品市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，閃存器無疑將獲得極大的增長(zhǎng)。這種增長(zhǎng)在很大程度上取決于存儲(chǔ)器的非易失性、低功耗、高密度和重量輕等特點(diǎn)。多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)集于一身使得閃存器在移動(dòng)電子和嵌入式領(lǐng)域中得到了極大的應(yīng)用。而nand-Flash價(jià)格便宜量又足，性價(jià)比也很高，且十分輕便，抗震性也很不錯(cuò)，很適合用來做數(shù)碼產(chǎn)品，現(xiàn)在的單片nandFlash芯片的存儲(chǔ)容量已經(jīng)可以做到4 GB。很難想像，在一個(gè)大小只有12×20×1.2mm的芯片里可以做到如此的容量。然而，由于Flash管腳多、體積小、一但使用后拆卸很不方便，因此，開發(fā)在線燒錄系統(tǒng)也就成為嵌入式開發(fā)領(lǐng)域不可缺少的一步。
　　1 NandFlash簡(jiǎn)介
　　NOR和NAND是現(xiàn)在市場(chǎng)上兩種主要的非易失閃存技術(shù)。Intel于1988年首先開發(fā)出NOR flash技術(shù)，徹底改變了原先由EPROM和EEPROM一統(tǒng)天下的局面。緊接著，1989年，東芝公司發(fā)表了NAND flash結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)強(qiáng)調(diào)降低每比特的成本和提供更高的性能，且可象磁盤一樣通過接口輕松升級(jí)。NandFlash作為高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度的理想解決方案，可以達(dá)到高存儲(chǔ)密度，并且寫入和擦除的速度也很快。而其應(yīng)用NAND的困難在于flash的管理問題和需要特殊的系統(tǒng)接口，Nand-Flash器件使用復(fù)雜的I／O口來串行存取數(shù)據(jù)，各個(gè)產(chǎn)品或廠商的方法可能各不相同。它用8個(gè)引腳來傳送控制、地址和數(shù)據(jù)信息。NandFlash的讀、寫操作采用512字節(jié)的塊，這有點(diǎn)像硬盤管理的此類操作。這樣，基于NandFlash的存儲(chǔ)器就很自然地可以取代硬盤或其他塊設(shè)備，因?yàn)樗部梢詫?duì)稱為塊的存儲(chǔ)器單元塊進(jìn)行擦寫和再編程。任何flash器件的寫入操作只能在空或已擦除的單元內(nèi)進(jìn)行，所以，在大多數(shù)情況下，在進(jìn)行寫入操作之前必須先執(zhí)行擦除（在NandFlash閃存中每個(gè)塊的最大擦寫次數(shù)是一百萬次）。總而言之，現(xiàn)在市面上常見的優(yōu)盤、MP3和MP4等數(shù)碼設(shè)備的存儲(chǔ)系統(tǒng)都是采用NandFlash存儲(chǔ)芯片來實(shí)現(xiàn)的。
　　2 在線燒錄系統(tǒng)構(gòu)架
　　本文介紹的整個(gè)燒錄系統(tǒng)由三部分組成，其中PC端通過PCI總線提供待燒錄數(shù)據(jù)并負(fù)責(zé)控制PNX1051 DSP，而DSP則負(fù)責(zé)解析，以將上端PC傳送的命令和數(shù)據(jù)通過控制GPIO管腳來控制NandFlash的通信時(shí)序以及燒錄的實(shí)現(xiàn)。圖1所示是該燒錄系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
　　
　　PNX1501是飛利浦公司推出的一款音視頻處理芯片，該芯片的工作主頻為300 MHz，并帶有豐富的通信接口，可支持DDR、SDRAM、Nand-Flash、NorFlash和IDE等，此外，它還有30多個(gè)GPIO腳可以作為普通IO對(duì)外圍芯片進(jìn)行控制。本系統(tǒng)只用于實(shí)現(xiàn)對(duì)NandFlash裸片的燒寫，因而不使用其自帶NandFlash接口，而采用GPIO直接控制，這樣在時(shí)序和邏輯上更加靈活。DSP與計(jì)算機(jī)之間的通信通過PCI總線實(shí)現(xiàn)，此外，DSP外擴(kuò)有32MB DDR，該NandFlash用GPIO0～GPIO7作為數(shù)據(jù)口，GPIO8～GPIO12作為控制信號(hào)腳。對(duì)于市場(chǎng)上的專用燒錄器件而言，其燒錄速度的瓶頸在于數(shù)據(jù)傳輸。目前，大多數(shù)燒錄器的數(shù)據(jù)傳輸速度都很低且自身緩存很小。燒錄過程中需要與PC頻繁進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，故在燒錄比較大的文件系統(tǒng)時(shí)，需要花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間，而且操作極為復(fù)雜，更主要的是不能在線燒寫，一但制成成品而需要更新時(shí)，就必須將Flash芯片拆卸下來，而對(duì)于本系統(tǒng)而言，PCI的傳輸帶寬可以達(dá)到133 MB／s，即使是很大的文件系統(tǒng)，也能很快傳輸完畢，此外，由于是在線燒錄，不需要對(duì)Flash進(jìn)行拆卸，因此，對(duì)于產(chǎn)品的更新極為方便。本系統(tǒng)中選用的HY27US08121M NandFlash為三星公司生產(chǎn)的一款64MB Flash，該器件的塊擦除時(shí)間為2ms，頁寫入時(shí)間為0.5 ms，可以實(shí)現(xiàn)高速讀寫。