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)的非易失存儲器，具有ROM存儲器的特點，存儲在該芯片中的數(shù)據(jù)可在斷電情況下維持10年不丟失，而芯片的引腳與訪問又具有類似于RAM的特點。NAND FLASH 存儲器將數(shù)據(jù)線與地址線復(fù)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(shù)目。從而極大方便了系統(tǒng)設(shè)計和產(chǎn)品升級。
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個通道采樣率為200K的12位A/D轉(zhuǎn)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(tǒng)的進(jìn)一步開發(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)開發(fā)。
1.2 NAND Flash
NAND結(jié)構(gòu)Flash是Sumsung公司隆重推出并著力開發(fā)的新一代數(shù)據(jù)存儲器件,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，按頁進(jìn)行讀寫，按塊擦除，通過I/O口分時復(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
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（寫操作控制端）、RE（讀操作控制端）分別通過控制單片機(jī)P3.3、P2.3、P2.6、 P2.5引腳的電平，決定對FLASH
進(jìn)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(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
MSP430的開發(fā)軟件較多，本文采用IAR公司的集成開發(fā)環(huán)境—IAR Embedded workbench 嵌入式工作臺，利用C430（MSP430系列的C語言）編寫調(diào)試。單片機(jī)對FLASH的操作主要有寫、讀、擦除。
3.1 寫操作
向FLASH內(nèi)部寫數(shù)據(jù)是基于頁的，K9F1G08U0M的命令字、地址和數(shù)據(jù)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(tài)指示信號線，當(dāng)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(tài)；而當(dāng)其為高電平時，則表示為準(zhǔn)備好狀態(tài)，此時可以對芯片進(jìn)行各種操作。本系統(tǒng)須寫入126M數(shù)據(jù)寫操作流程圖如圖2。
3.2 讀操作
讀操作有串行頁讀、連續(xù)行讀、隨機(jī)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(shù)據(jù)依次讀出。隨后再改變頁地址讀出其它頁內(nèi)數(shù)據(jù)。操作流程圖如圖3。
圖2 寫操作流程圖
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)行下一次存儲數(shù)據(jù)之前都必須對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(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
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(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(shù)64512時執(zhí)行
{
WriteCommand(); //調(diào)用寫控制字寫地址子程序
While(i2048) //字節(jié)數(shù)2048時執(zhí)行循環(huán)
{
WriteFlash(); //調(diào)用寫數(shù)據(jù)子程序,
32個字節(jié)
i=i+32; //字節(jié)數(shù)+32
}
i=0; //一頁寫完后,字節(jié)數(shù)置0
Write10h(); //調(diào)用寫10h子程序
while(!(P2IN RB)); //等待RB信號變高
k++; //頁數(shù)+1
}
k=0; //頁數(shù)置0
LPM4; //全部寫完后，MSP430進(jìn)入低功耗模式4
5 結(jié)束語
MSP430系列單片機(jī)具有實時處理能力強(qiáng)、運(yùn)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(tǒng)中的應(yīng)用，實驗表明：整個系統(tǒng)簡單可靠、功能完善、運(yùn)行穩(wěn)定，具有實用價值。本文作者創(chuàng)新點：實現(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FLASH的寫操作、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語言程序設(shè)計與開發(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)的智能無功補(bǔ)償控制器的設(shè)計，微機(jī)算計信息，2005年，第5期，32—33頁
[5]http://www.intl.samsungsemi.com/Memory/Flash/datasheets.html.
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