基于PNX1501的NandFlash在線燒錄系統(tǒng)

　　隨著電子產(chǎn)品市場的不斷擴大，閃存器無疑將獲得極大的增長。這種增長在很大程度上取決于存儲器的非易失性、低功耗、高密度和重量輕等特點。多項優(yōu)點集于一身使得閃存器在移動電子和嵌入式領(lǐng)域中得到了極大的應用。而nand-Flash價格便宜量又足，性價比也很高，且十分輕便，抗震性也很不錯，很適合用來做數(shù)碼產(chǎn)品，現(xiàn)在的單片nandFlash芯片的存儲容量已經(jīng)可以做到4 GB。很難想像，在一個大小只有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簡介

　　NOR和NAND是現(xiàn)在市場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。NandFlash作為高數(shù)據(jù)存儲密度的理想解決方案，可以達到高存儲密度，并且寫入和擦除的速度也很快。而其應用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器件使用復雜的I/O口來串行存取數(shù)據(jù)，各個產(chǎn)品或廠商的方法可能各不相同。它用8個引腳來傳送控制、地址和數(shù)據(jù)信息。NandFlash的讀、寫操作采用512字節(jié)的塊，這有點像硬盤管理的此類操作。這樣，基于NandFlash的存儲器就很自然地可以取代硬盤或其他塊設(shè)備，因為它也可以對稱為塊的存儲器單元塊進行擦寫和再編程。任何flash器件的寫入操作只能在空或已擦除的單元內(nèi)進行，所以，在大多數(shù)情況下，在進行寫入操作之前必須先執(zhí)行擦除(在NandFlash閃存中每個塊的最大擦寫次數(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)備的存儲系統(tǒng)都是采用NandFlash存儲芯片來實現(xiàn)的。

　　2 在線燒錄系統(tǒng)構(gòu)架

　　本文介紹的整個燒錄系統(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)并負責控制PNX1051 DSP，而DSP則負責解析，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的通信時序以及燒錄的實現(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GPIO腳可以作為普通IO對外圍芯片進行控制。本系統(tǒng)只用于實現(xiàn)對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，這樣在時序和邏輯上更加靈活。DSP與計算機之間的通信通過PCI總線實現(xiàn)，此外，DSP外擴有32MB DDR，該NandFlash用GPIO0～GPIO7作為數(shù)據(jù)口，GPIO8～GPIO12作為控制信號腳。對于市場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頻繁進行數(shù)據(jù)通信，故在燒錄比較大的文件系統(tǒng)時，需要花費很長的時間，而且操作極為復雜，更主要的是不能在線燒寫，一但制成成品而需要更新時，就必須將Flash芯片拆卸下來，而對于本系統(tǒng)而言，PCI的傳輸帶寬可以達到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Flash進行拆卸，因此，對于產(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，該器件的塊擦除時間為2ms，頁寫入時間為0.5 ms，可以實現(xiàn)高速讀寫。