基于SST25VF020的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　近年來，閃速存儲(chǔ)器已應(yīng)用在數(shù)以千計(jì)的產(chǎn)品中，特別是移動(dòng)通信、MP3音樂播放器、手持PC管理器、數(shù)碼相機(jī)、網(wǎng)絡(luò)路由器、艙內(nèi)錄音機(jī)等工業(yè)產(chǎn)品。閃速存儲(chǔ)器由于具有非易失性和電可編程擦除性，從而具有半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的讀取速度快、存儲(chǔ)容量大等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又克服了DRAM及SRAM斷電丟失所存數(shù)據(jù)的缺陷。與EPROM相比較，閃速存儲(chǔ)器的優(yōu)勢(shì)在于系統(tǒng)電可擦除和可重復(fù)編程，且不需要特殊的高電壓，此外，它還有成本低，密度大的特點(diǎn)。

　　閃速存儲(chǔ)器由于各自技術(shù)架構(gòu)的不同，又可分為NOR技術(shù)、NAND技術(shù)、AND技術(shù)和由EEPROM派生的閃速存儲(chǔ)器。以EEPROM做閃速存儲(chǔ)陣列的Flash Memory，如SST的小扇區(qū)結(jié)構(gòu)閃速存儲(chǔ)器具有EEPROM與NOR技術(shù)Flash Memory二者折中的性能特點(diǎn)：（1）讀寫的靈活性遜于EEPROM，但與NOR技術(shù)Flash Memory的塊結(jié)構(gòu)相比，其頁尺寸小，具有快速隨機(jī)讀取和快編程、快擦除的特點(diǎn)。（2）與EEPROM比較，具有明顯的成本優(yōu)勢(shì)。

　　SST25VF系列產(chǎn)品，是業(yè)界第一個(gè)完整的串行閃存產(chǎn)品系列，其記憶容量包含512Kbit至16Mbit，且采用產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的8接腳SOIC封裝及超薄型WSON封裝技術(shù)。此外，SST最新串行閃存提供最新自動(dòng)地址增值（AAI）資料寫入模式，與單一字節(jié)資料寫入模式相比，該資料寫入模式能夠?qū)⒄麄€(gè)閃存的資料寫入時(shí)間減少50%。SST25VF系列是以高效能超快閃技術(shù)為基礎(chǔ)，加上四線及串行外圍界面（SPI），相對(duì)平行EEPROM等非揮發(fā)性內(nèi)存解決方案而言，SST的串行式閃存產(chǎn)品使用較少的接腳，將資料往返于系統(tǒng)CPU，因此可減少電路板空間、耗能及成本。

　　芯片介紹

　　芯片引腳介紹

　　SST25VF020是SST25VF系列產(chǎn)品中的一員，其芯片具有以下特點(diǎn)：總?cè)萘繛?M；單電源讀和寫操作，工作電壓為2.7-3.3V；低功耗，工作電流為7mA，等待電流為3μA；時(shí)鐘頻率高達(dá)33MHz，快速編程、快速擦除、快速讀?。恍⌒鸵恢麻W區(qū)尺寸4KB；數(shù)據(jù)保存100年；CMOS I/O兼容等。

　　狀態(tài)寄存器

　　狀態(tài)寄存器用來對(duì)芯片的工作模式進(jìn)行設(shè)定，在工作過程中，可以提供芯片的工作狀態(tài)，比如讀、寫、寫保護(hù)等。

　　工作過程

　　首先設(shè)置狀態(tài)寄存器，對(duì)FLASH的工作模式、寫使能以及寫保護(hù)區(qū)域進(jìn)行設(shè)定。在讀寫的過程中，還可以通過讀寄存器內(nèi)容來判斷FLASH當(dāng)前的工作狀態(tài)。設(shè)定結(jié)束后，可以開始讀寫操作。

　　寫操作

　　選用自動(dòng)地址增值寫入（AAI）模式，這種模式在寫入大量數(shù)據(jù)時(shí)可以縮短程序運(yùn)行時(shí)間。在寫操作中，首先寫入寫使能命令字（0x06），AAI模式以AF為寫命令，順序?qū)懭氪鎯?chǔ)起始地址和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，每傳送完一字節(jié)的數(shù)據(jù)時(shí)，時(shí)鐘位置高，為寫下一字節(jié)數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備。當(dāng)數(shù)據(jù)全部寫入時(shí)，寫終止寫使能命令字（0x04），寫操作結(jié)束。在整個(gè)寫過程中，狀態(tài)寄存器中的BUSY位始終為1，寫操作結(jié)束后，BUSY自動(dòng)復(fù)位。

　　讀操作

　　在讀操作中，首先寫入讀命令字（0x03），然后寫入讀取數(shù)據(jù)的起始地址，數(shù)據(jù)會(huì)順序讀出，直至讀完。如果地址累加至7FFFF，下次數(shù)據(jù)讀取會(huì)從00000地址開始。在整個(gè)讀過程中，狀態(tài)寄存器中的BUSY位始終為1，寫操作結(jié)束后，BUSY自動(dòng)復(fù)位。

　　擦除操作

　　SST25VF020提供3種芯片擦除方式：扇區(qū)擦除、塊擦除和全擦除。命令字分別為0x20、0x52、0x60，可分別實(shí)現(xiàn)不同范圍的擦除。在整個(gè)擦除過程中，狀態(tài)寄存器中的BUSY位始終為1，擦除操作結(jié)束后，BUSY自動(dòng)復(fù)位。

　　硬件電路

　　系統(tǒng)控制器選用MSP430F149單片機(jī)，對(duì)溫度傳感器信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后采樣，將采集到的數(shù)據(jù)通過SPI串行通信存儲(chǔ)到FLASH中。當(dāng)系統(tǒng)通過異步串口和PC機(jī)相連時(shí)，通過SPI串行通信將儲(chǔ)存到FLASH中的數(shù)據(jù)讀到PC機(jī)中，從而對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理。將采集到的數(shù)據(jù)保存后，即可擦除FLASH，為下一次采集做準(zhǔn)備。存儲(chǔ)電路連接如圖4所示。通過上拉電阻將CE#、SO端的初始狀態(tài)置為高電平，寫保護(hù)端始終為高電平。相應(yīng)的輸入輸出端、時(shí)鐘信號(hào)端和使能端分別和單片機(jī)接口相連。

　　關(guān)鍵源程序

　　case 0x03： /* 讀數(shù)據(jù) */

　　TXBUF1 =0x03; // 發(fā)讀命令字

　　while （IFG20x20==0x00）; // 發(fā)送完否？

　　for（i=0;i《=2;i++） /* 發(fā)送地址 */

　　{TXBUF1=addr［i］;

　　while （IFG20x20==0x00）;}//發(fā)送完否？

　　for（i=0;i《=19;i++） /* 讀取數(shù)據(jù) */

　　{ TXBUF1=0X33 ; // 發(fā)送偽數(shù)據(jù)用于產(chǎn)生接收數(shù)據(jù)CLK

　　while （IFG20x20==0x00）; // 發(fā)送完否？

　　while（ IFG20x10==0x00） ;

　　backdata1［i］=RXBUF1 ;} //存放讀取的數(shù)據(jù)

　　delay（2） ;

　　P5OUT |=0X01 ; // 拉高 STE1

　　delay（200） ;

　　break;

　　case 0xaf： /* AAI 模式 寫數(shù)據(jù) */

　　P5OUT =~0X01 ; // 拉 底 STE1

　　delay（2） ;

　　TXBUF1 =0X06 ; /* write enable */

　　while （IFG20x20==0x00）; // 發(fā)送完否？

　　delay（2） ;

　　P5OUT |=0x01 ; // 拉高 STE1

　　delay（12）;

　　P5OUT =~0x01 ; // 拉底 STE1

　　delay（2） ;

　　TXBUF1 =0xaf; // 發(fā)寫命令字

　　while （IFG20x20==0x00）; // 發(fā)送完否？

　　for（i=0;i《=2;i++） /* 發(fā)送地址 */

　　{ TXBUF1=addr［i］;

　　while （IFG20x20==0x00）; }//發(fā)送完否？

　　for（i=0;i《=19;i++）

　　{ TXBUF1=data1［i］ ; // 連續(xù)寫20字節(jié)的數(shù)據(jù)

　　while （IFG20x20==0x00） ; // 發(fā)送完否？

　　if（i==19） break ;

　　delay（2） ;

　　P5OUT |=0X01 ; // 拉高 STE1

　　delay（12） ;

　　P5OUT =~0X01 ; // 拉底 STE1

　　delay（2） ;

　　TXBUF1 =0xaf ;

　　while （IFG20x20==0x00）; } // 發(fā)送完否？

　　delay（2） ;

　　P5OUT |=0X01 ; // 拉高 STE1

　　delay（12）;

　　P5OUT =~0X01 ; // 拉底 STE1

　　delay（2） ;

　　TXBUF1 =0X04 ; // /* 結(jié)束AAI模式*/

　　while （IFG20x20==0x00）; // 發(fā)送完否？

　　delay（2） ;

　　P5OUT |=0X01 ; // 拉高 STE1

　　break；

　　總結(jié)

　　S ST串行式閃存因具備低耗能與小型接腳的特色，可作為硬盤、繪圖卡、電子玩具、智能卡、MP3播放器、無線電話、藍(lán)牙模塊及GPS模塊等裝置比較理想的存儲(chǔ)解決方案。由于SST串行式閃存的容量從512Kbit至16Mbit不等，因此適用于從低階智能卡至高容量的聲音檔案存儲(chǔ)，如電話錄音機(jī)等各類資料存儲(chǔ) 應(yīng)用裝置。