AM30L V0064D在單片機系統(tǒng)中的典型應(yīng)用

    摘要：AM30LV0064D是AMD公司生產(chǎn)的一種新型超與非（U1traNAND）結(jié)構(gòu)的閃速存儲器（Flash）。本文介紹它的工作原理，以及它與AT89LS8252單片機的硬件接口電路和PLD內(nèi)部邏輯控制設(shè)計的代碼，并對編程操作的軟件流程進行了描述。

    關(guān)鍵詞：AM30LV0064D U1traNAND 閃速存儲器

1 概述

AM30LV0064D是AMD公司生產(chǎn)的一種新型非易失性閃速存儲器。或非（NOR）結(jié)構(gòu)的Flash具有高速的隨機存取功能，但成本較高；新的UltraNAND結(jié)構(gòu)的Flash相對于NOR結(jié)構(gòu)的Flash，具有價格低，容量特別大的優(yōu)勢，支持對存儲器高速地連續(xù)存取。諞芯片工作電壓范圍在2.7～3.6V，特別適用于需要批量存儲大量代碼或數(shù)據(jù)的語音、圖形、圖像處理場合，在便攜式移動存儲和移動多媒體系統(tǒng)中應(yīng)用前景廣闊。

2 工作原理與命令字設(shè)置

AM30LV0064D采用與工業(yè)級NAND結(jié)構(gòu)兼容的UltraNAND結(jié)構(gòu)，內(nèi)部包含1024個存儲塊（單元容量為8K字節(jié)+256字節(jié)緩存)；存儲塊中的數(shù)據(jù)按頁存放，每頁可存儲512字節(jié)，還有16字節(jié)緩存用作與外部數(shù)據(jù)交換時的緩沖區(qū)，每塊共16頁。所以，主存儲區(qū)一共有16 384數(shù)據(jù)頁，相當于64 Mbit的數(shù)據(jù)存儲器。

圖1為AM30LV0064D的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和主要引腳示意圖。

圖1 AM30LV0064D的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和主要引腳示意圖

    AM30LV0064D的主要引腳定義：

CE--片選使能輸入；

ALE--地址輸入使能；

CLE--命令字輸入使能；

SE--緩沖區(qū)使能輸入，低電平有效；

RE--讀使能輸入，低電平有效；

WE--寫使能輸入，低電平有效；

WP--寫保護輸入，低電平有效；

RY/BY--內(nèi)部空閑/忙信號輸出；

I/O7～0--8位數(shù)據(jù)輸入/輸出口；

VCC--3.3V核心電源；

VCCQ--I/O口電源；

VSS--地。

AM30LV0064D的讀、編程和擦寫等操作都可以在3.3V單電源供電狀態(tài)下進行，同時它提供的VCCQ引腳在接5V時，I/O口可兼容5V電平。AM30LV0064D支持對主存高速地連續(xù)存取和編程操作，連續(xù)讀取數(shù)據(jù)的時間可小于50ns/字節(jié)（隨機讀取數(shù)據(jù)的響應(yīng)時間為7μs，所以連續(xù)讀取時第一個數(shù)據(jù)的響應(yīng)時間也是7μs）；對Flash的編程是以頁為單位的，步驟是先寫入數(shù)據(jù)，再執(zhí)行編程命令，編程速度為200μs/頁（平均約400ns/字節(jié)）；芯片擦除操作以存儲塊為單位，擦除其中某一塊對其它存儲塊的數(shù)據(jù)沒有影響，擦除時間2ms/存儲塊，而且還有延緩擦降/得擦除命令，允許用戶在必要時暫緩擦除操作，轉(zhuǎn)而處理對其它存儲塊進行數(shù)據(jù)讀、寫、編程等操作；此外，主機可以通過讀RY/BY引腳狀態(tài)的方法了解Flash內(nèi)部操作是否已經(jīng)完成，RY/BY也可用于實現(xiàn)硬件判忙接口。AM30LV0064D還具有寫保護功能，這一功能通過將WP引腳設(shè)為低電平實現(xiàn)。

圖2 AM30LV0064D應(yīng)用電路

    所有操作都建立在命令字基礎(chǔ)上。對主存操作時，所有命令字都通過芯片的8個I/O引腳寫到命令寄存器中，激活狀態(tài)機進行相應(yīng)的操作。存儲器地址以及數(shù)據(jù)也從8位I/O腳寫入。對存儲器地址進行連續(xù)操作或?qū)Υ鎯K操作時都要先向地址寄存器寫入1個起始地址。地址分3次寫進去，從低字節(jié)開始傳送，具體的地址位傳送順序分配如表1所列。（由于對存儲器的讀操作分前后2個半頁，每半頁256字節(jié)，在命令字中已經(jīng)包含了此信息，而編程以頁為單位、擦除以塊為單位，所以傳送的地址位中不含A8）

表1 地址分配表

AM30LV0064D通過片選引腳CE使能，先是CLE和WE信號有效，通過I/O口寫入命令字；接著ALE和WE有效，寫入數(shù)據(jù)存取的起始地址。最后根據(jù)命令要求，讀數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)。由于具有多元的控制總線，對應(yīng)AM30LV0064D的操作方式也是多樣的。根據(jù)命令字的定義可進行以下操作，如表2所列。

表2 命令字定義表

    注：SA表示起始地址，BA表示塊地址，Etc.表示操作同前一個周期。

3 應(yīng)用電路設(shè)計

AM30LV0064D的外圍電路設(shè)計簡單。其控制總線包括CE(片選)、CLE(命令字鎖存使能)、ALE(地址鎖存使能)、WE（寫使能）、RE(讀使能)、SE（預(yù)留區(qū)使能)、WP（寫保護）等。對于那些具有可編程的I/O口的微控制器或DSP來說，可以直接把引腳與控制線相連。如果沒有可編程的I/O口，則需要加一些簡單的邏輯控制。下面介紹AM30LV0064D與AT89LS8252單片機接口時的一種應(yīng)用設(shè)計電路。由于單片機缺少UltraNAND閃存所需的多元控制總線，在本設(shè)計中，采用地址譯碼的方法增加了控制端口，這部分邏輯可以用1片PLD（可編程邏輯器件）完成。具體接口電路如圖2所示。

以下是PLD內(nèi)部邏輯設(shè)計的源代碼：

PORT0=!A14&!A13&!A12&!A11; /*讀寫數(shù)據(jù)端口*/

PORT1=!A14&!A13&!A12&!A11; /*CLE寫端口*/

PORT2=!A14&!A13&!A12&!A11; /*設(shè)置ALE端口*/

PORT3=!A14&!A13&!A12&!A11; /*清ALE端口*/

PORT4=!A14&!A13&!A12&!A11; /*設(shè)置SE端口*/

PORT5=!A14&!A13&!A12&!A11; /*清SE端口*/

PORT6=!A14&!A13&!A12&!A11; /*設(shè)置WP端口*/

PORT7=!A14&!A13&!A12&!A11; /*清除WP端口*/

PORT8=!A14&!A13&!A12&!A11; /*設(shè)置CE1端口*/

PORT9=!A14&!A13&!A12&!A11; /*清除CE1端口*/

PORTA=!A14&!A13&!A12&!A11; /*讀RY/BY狀態(tài)端口*/

PORTB=!A14&!A13&!A12&!A11; /*設(shè)置CE2端口*/

PORTC=!A14&!A13&!A12&!A11; /*清除CE2端口*/

/*邏輯方程*/

READY.OE=PORTA&READ;/*Ready只通過PORTA讀取*/

READY=RY_BY；

CLE=PORT1;

ALE=WRTIE & PORT2＃ALE&!(WRITE & PORT3)#ALE & PORT2);

SE=WRITE&PORT4#SE&!(WRITE & PORT5)#SE & PORT4;

WP=WRITE & PORT6#WP&!(WRITE & PORT7)# WP & PORT6;

CE1=WRITE &PORT8#CE &!(WRITE &PORT9)#CE &PORT8;

CE2=WRITE & PORTB#CE&!(WRITE & PORTC)#CE &PORTB;

WE=WRITE & (PORT0#PORT1);

RE=READ&PORT0;

4 軟件流程

下面重點介紹通過單片機對AM30LV0064D進行數(shù)據(jù)編程的軟件流程：單片機啟動編程程序，將IS61LV256中的數(shù)據(jù)讀出后再寫到Flash中，每次寫512字節(jié)的數(shù)據(jù)（半頁為256字節(jié)）。然后，對相應(yīng)頁進行編程，編程命令字寫入后定期查詢RY/BY引腳，看編程是否已經(jīng)完成，如果完成再讀取Flash的狀態(tài)寄存器，可以知道編程是否成功。具體流程如圖3所示。