【正文】 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì) 33 第五章 全文總結(jié) 基于多功能單片學(xué)習(xí)機(jī)的 NAND FLASH 驅(qū)動(dòng)包括兩部分：多功能單片學(xué)習(xí)機(jī)和 NAND FLASH 存儲(chǔ)器。 動(dòng)態(tài)掃描過程中 , 數(shù)碼管顯示的亮度與驅(qū)動(dòng)電流、點(diǎn)亮?xí)r間和關(guān)斷時(shí)間有關(guān) , 所以應(yīng)當(dāng)適當(dāng)調(diào)整驅(qū)動(dòng)電流大小和掃描頻率 , 從而控制顯示所需要的亮度。 P3 口， RS232電路，如果目標(biāo)板上使用了 RS232通信，則可取下其上面的 RS232 轉(zhuǎn)換芯片，直接使用 51 study 上的 RS232 通信電路即可。 CMD( 0x70) 。 / * 片選 NAND Flash 芯片 * / NF_CMD( 0x60) 。 } else { / * 正常退出 , 取消 NAND Flash 選中 * / return 1。 / * 寫頁為 512B 到 NAND Flash 芯片 * / 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì) 29 WRDATA( ) 。 / * 從 A 區(qū)開始寫 * / NF_CMD( 0x80) 。圖 為寫程序流程圖。 / * 等待 NAND Flash 處于再準(zhǔn)備狀態(tài) * / ReadPag e( ) 。 / * 片選 NAND Flash 芯片 * / NF_CMD( 0x00) 。擦除操作的最小單位是塊 ,NAND FLASH芯片每一位只能從 1變?yōu)?0，而不能從 0變?yōu)?1，所以在對(duì)其進(jìn)行寫入操作之前一定要將相應(yīng)塊擦除（擦除就是將相應(yīng)塊的位全部變?yōu)?1 ） ,NAND FLASH器件中存在壞塊，壞塊是隨機(jī)分布的 ,NAND FLASH控制器需要對(duì)介質(zhì)進(jìn)行初始化掃描以發(fā)現(xiàn)壞塊，并將壞塊標(biāo)記為不可用。 開 始 數(shù)據(jù)初始化 數(shù)碼管掃描 是否有鍵輸入 Y 數(shù)據(jù)寫入鍵嗎 Y 向 NAND 芯片存儲(chǔ)數(shù)據(jù) 校驗(yàn)數(shù)據(jù)是否正確寫入 LED 顯示操作結(jié)果 N 擦除鍵嗎 N N 擦除 NAND Y NAND 接口初始化 第三章 NAND FLASH 擴(kuò)展板的設(shè)計(jì) 26 NAND FLASH 的工作原理 NAND FLASH的數(shù)據(jù)是以 bit的方式保存在 memory cell，一般來說，一個(gè) cell 中只能存儲(chǔ)一個(gè) bit。 WP write protect 寫保護(hù)，當(dāng)此引腳為低電平激活，也即內(nèi)部高壓發(fā)生器復(fù)位。 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì) 23 K9F1208U0B 芯片有 4 個(gè) plane，每個(gè) plane 有 1024 個(gè) Block，每個(gè) Block有 32Page，每個(gè) Page 有 528Byte。要訪問 NAND FLASH中的數(shù)據(jù) , 必須通過 NAND FLASH控制器發(fā)送命令才能完成。比如 AD/DA 實(shí)驗(yàn)程序、液晶顯示器實(shí)驗(yàn)程序、 USB 驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)程序、網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)程序、編程器擴(kuò)展應(yīng)用程序、解碼器、示波器等。 RS232 通信電路 如圖 210所示， Q Q2 相互連接，完成信號(hào)電平的反相， D C C2連接組成電源電路， D1 連接 Q2 的基腳，是 Q2 的保護(hù)二極管， D4 連接單片機(jī) RXD，是單片機(jī) RXD 引腳的保護(hù)二極管。其實(shí)現(xiàn)原理如下： （ 1） 復(fù)位信號(hào)的產(chǎn)生 若開始時(shí) EA 為高電平，此時(shí)運(yùn)行系統(tǒng)程序，若要切換到用戶程序，則將 K1 閉合， EA為低電平， C21 放電， Q13 截止， C20 通過 Q12 的 BE 極和 R16 充電，Q12 導(dǎo)通，產(chǎn)生復(fù)位高電平脈沖，若再要切換到系統(tǒng)程序，則將 K1 打開， EA 為高電平，C21 通過 Q13 的 BE極充電， Q13 導(dǎo)通， C20 通過 Q13 的 CE 極放電，由于 Q13 導(dǎo)通后集電極為低電平，所以 Q12 也導(dǎo)通，同樣產(chǎn)生復(fù)位脈沖。由圖 27 所示。 74HC273真值表如表 , 其中 H表示高電平 , L表示低電平 ,╳表示任意輸入 , 」 表示上升沿觸發(fā)。而且在顯示位數(shù)較多時(shí) CPU 要輪番掃描，占用 CPU 較多的時(shí)間。 圖 24 數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 常用的七段式數(shù)碼管的硬件驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方法有：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)與動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。所謂的幾段就是指數(shù)碼管里有相應(yīng)的幾個(gè)小 LED 發(fā)光二極管，通過控制不同的 LED 的亮滅來顯示出不同的字形（見圖 24(a)）。如 EA端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。一般情況下， ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。對(duì) P3 端口寫 “1” 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入 口使用。 引腳 號(hào)第二功能： T2（ 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 T2EX（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的捕捉 /重 載觸發(fā)信號(hào)和方向控制） MOSI（在 系統(tǒng)編程 用） MISO（ 在系統(tǒng)編程 用） SCK（ 在系統(tǒng)編程 用） P2 口： P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。在這種模式下， P0 不具有內(nèi)部上拉電阻。使用 Atmel 公司高密度非 易失性存儲(chǔ)器 技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì) 7 第二章 多功能單片學(xué)習(xí)機(jī) 多功能單片學(xué)習(xí)機(jī)利用自動(dòng)程序切換電路，使得同一片單片機(jī)既可以運(yùn)行系統(tǒng)程序，又可以運(yùn)行用戶程序，實(shí)現(xiàn)程序代碼的在線下載。隨著人們持續(xù)追求功耗更低、重量更輕和性能更佳的產(chǎn)品， NAND正被證明極具吸引力。 NOR 和 NAND 是現(xiàn)在市場上兩種主要的非易失閃存技術(shù)。 基于多功能單片學(xué)習(xí)機(jī)的 NAND FLASH驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì) The design of NAND FLASH driver based on a Multifunction SCM learning machine I 摘 要 基于多功能單片學(xué)習(xí)機(jī)的 NAND FLASH 驅(qū)動(dòng)包括兩部分：多功能單片學(xué)習(xí)機(jī)和 NAND FLASH 存儲(chǔ)器。 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。 本課題的主要目標(biāo)和工作 本設(shè)計(jì)通過對(duì)“基于多功能單片學(xué)習(xí)機(jī)的 NAND FLASH 驅(qū)動(dòng)“的設(shè)計(jì)，可熟悉多功能單片學(xué)習(xí)機(jī)的軟 /硬件設(shè)計(jì)， NAND FALSH 的基本工作原理及編程，熟悉硬件開發(fā)的基本流程，熟悉常用元器件的使用，熟悉單片機(jī)的硬件開發(fā)，常見接口電路設(shè)計(jì)，如 NAND FLASH擴(kuò)展電路、鍵盤輸入電路，數(shù)碼管顯示電路，外部存儲(chǔ)器電路、外部存儲(chǔ)器的保護(hù)電路、第一章 緒論 2 自動(dòng)切換程序電路、電源電路等。系統(tǒng)提供三種編程接口 :系統(tǒng)小鍵盤編程接口、紅外遙控器編程接口和微機(jī)編程接口，旨在提高使用者編程學(xué)習(xí)的靈活性。片上 Flash 允許 程序存儲(chǔ)器 在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。 在flash 編程 時(shí)， P0口也用來接收指令 字節(jié) ；在 程序 校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。對(duì) P2 端口寫 “1” 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。要注意的是：每當(dāng)訪問 外部數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè) ALE 脈沖。 FLASH 存儲(chǔ)器 編程 時(shí)，該 引腳 加上 +12V 的編程允許電源 Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 Vpp。從各發(fā)光二極管的電極連接 方式又可以分為共陽極和共陰極兩種類型。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)即指每個(gè)數(shù)碼管的數(shù)據(jù)線都有一個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)鎖存器，數(shù)據(jù)鎖存器輸入的數(shù)據(jù)由使能端控制，當(dāng)使能端為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)（要顯示的七段碼）進(jìn)入顯示器，使能端與地址譯碼器的輸出相連，要顯示那位，則選通那位的地址，在軟件設(shè)計(jì)上不要求程序循環(huán)，也不存在顯示數(shù)字發(fā)生閃爍。總的來說，無論是動(dòng)態(tài)還是靜態(tài)顯示，其顯示更新的速率不能太快，如數(shù)據(jù)不停變化，太快則無法看清楚顯示的內(nèi) 容，在軟件設(shè)計(jì)是必須注意的。 表 23 74HC273的真值表 （ 2）電路原理 圖 25 為數(shù)碼顯示電路，顯示電路中采用了 8 只數(shù)碼管， 連接方式為八段共陰極數(shù)碼第二章 多功能單片學(xué)習(xí)機(jī) 14 管，顯示方案為動(dòng)態(tài)掃描 。 R30 和 Q15 檢測單片機(jī)復(fù)位信號(hào)， R2R2 Q1 R*組成電源檢測電路。達(dá)到復(fù) 位的目的。 RS232 通信接口電路為程序下載接口。學(xué)習(xí)機(jī)能夠完成各種實(shí)驗(yàn)，這是由于其使用了執(zhí)行外部程序加上擴(kuò)展板的靈活結(jié)構(gòu)。所以 ， NAND FLASH相當(dāng)于多功能單片學(xué)習(xí)機(jī)的一個(gè)外設(shè)。 1 Page=528 Byte 1 Block=528 Byte *32 Pages=(16K+512)Byte 1Device=528Bytes*32Pages*4096 Blocks=512Mbit+16Mbit=64MByte+2MByte 合計(jì)： K9F1208U0B 有 4 個(gè) Plane、 4096 個(gè) Block、 32*4096=131072 個(gè) Page。 R/Bready/busy output 就緒 /忙輸出引腳，通過這個(gè)引腳可以知道設(shè)備第三章 NAND FLASH 擴(kuò)展板的設(shè)計(jì) 24 操作的狀態(tài)。這些 cell 以 8個(gè)或者 16個(gè)為單位，連成 bit line，形成所謂 byte(x8)/word(x16)，這就是 NAND FLASHDevice的位寬。 NAND FLASH 的讀操作 功能 : 讀數(shù)據(jù)操作以頁為單位 , 讀數(shù)據(jù)時(shí)首先寫入讀數(shù)據(jù)命令 00H, 然后輸入要讀取頁的地 址 , 接著從數(shù)據(jù)寄存器中讀取數(shù)據(jù) , 最后進(jìn)行 ECC 校驗(yàn)。 / * 從 A 區(qū)開始讀 * / / * A0~ A7( 列地址 ) * / NF_ADDR( 0) 。 / * 讀整個(gè)頁 , 512 字節(jié) * / ReadECC( ) 。 第三章 NAND FLASH 擴(kuò)展板的設(shè)計(jì) 28 參數(shù)說明 : block, 塊號(hào) 。 / * 寫第一條命令 * / / * A0~ A7( 列地址 ) * / NF_ADDR( 0) 。 / * OOB 一共 16 字節(jié) , 每一個(gè)字節(jié)存放什么由程序員自己定 義 , 在 Byte0 Byte2 存 ECC 檢驗(yàn)碼 , Byte6 存放壞塊標(biāo)志 * / WRDATA( ) 。 } NAND FLASH 的擦除 功能 : 塊擦除命令。 / * 設(shè)置擦寫模式 * / 第三章 NAND FLASH 擴(kuò)展板的設(shè)計(jì) 30 / * A9A16( Page Address) , 是基于塊擦除 * / NF_ADDR( blockPageamp。 if( RDDATA ( )amp。 已經(jīng)連接了紅外遙控接收頭。這在驅(qū)動(dòng)尺寸較大的數(shù)碼管組時(shí)更是如此，為了穩(wěn)定顯示，硬件方面必須達(dá)到該有的驅(qū)動(dòng)能力，如在驅(qū)動(dòng)端再接達(dá)林頓管等。本設(shè)計(jì)首先詳細(xì)地分析了多功能單片學(xué)習(xí)機(jī)的硬件電路，簡明扼要地闡述了其軟件設(shè)計(jì)分為上位機(jī)和下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)兩部分。 本章小結(jié) 本章闡述了硬件仿真注意的事項(xiàng)，總結(jié)了在 NAND 擴(kuò)展板調(diào)試時(shí)遇到的問題。因此，在調(diào)用庫程序時(shí)，一定要考慮端口的狀態(tài)。 51 study 硬件資源的分配情況： P1 口，可以完全使用，如果目標(biāo)板上使用了 P1口，運(yùn)行用戶程序時(shí) ,不用關(guān)心 51 study 上的狀態(tài)。 NF_CMD( 0xd0) WAITRB( ) 。 NF_nFCE_L( ) 。 return 0。0x ff) 。 / * 片選 NAND Flash 芯片 * / NF_CMD( 0x0) 。 最后寫入 10h 表示編程結(jié)束。0x ff) 。 / * 初始化 ECC * / NF_nFCE_L( ) 。對(duì)于 NAND FLASH來講，地址和命令只能在 I/O[7:0]上傳遞，數(shù)據(jù)寬度是 8位。 開始需要使數(shù)據(jù)初始化，然后使 NAND 接口初始化，再經(jīng)數(shù)碼管掃描 后看是否有鍵輸入，若無則返回到數(shù)碼管掃描，若有， 則向 NAND 芯片存儲(chǔ)數(shù)據(jù) ； 再校檢是否正確寫入 ，然后 通過 LED顯示操作結(jié)果 ，最 后 回到 數(shù)碼管掃描； 如果 沒有數(shù)據(jù)寫 入 ， 則 判斷 是否要 有 擦 除鍵 按下 ，若 無，則回到數(shù)碼管掃描 ，如 若 擦除鍵 按下， 則擦除 NAND 回到 數(shù)碼管掃描。 WEwrite enable 寫使能，在 WE的上升沿，命令，地址和數(shù)據(jù)被鎖存。 NAND FLASH 接口電路如圖 32 所示。 第三章 NAND FLASH 擴(kuò)展板的設(shè)計(jì) 22 第三章 NAND FLASH擴(kuò)展板的設(shè)計(jì) 基于多功能單片學(xué)習(xí)機(jī)的 NAND FLASH驅(qū)動(dòng)包括兩部分： NAND FLASH控制器和NAND FLASH存儲(chǔ)器。下位機(jī)軟件可以分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用 軟件兩類，系統(tǒng)軟件放置于系統(tǒng)單片機(jī)內(nèi)