【正文】 南昌工程學院本科畢業(yè)（論文）設計 33 第五章 全文總結 基于多功能單片學習機的 NAND FLASH 驅動包括兩部分：多功能單片學習機和 NAND FLASH 存儲器。 動態(tài)掃描過程中 , 數(shù)碼管顯示的亮度與驅動電流、點亮時間和關斷時間有關 , 所以應當適當調整驅動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，如果目標板上使用了 RS232通信，則可取下其上面的 RS232 轉換芯片，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 * / 南昌工程學院本科畢業(yè)（論文）設計 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，所以在對其進行寫入操作之前一定要將相應塊擦除（擦除就是將相應塊的位全部變?yōu)?1 ） ,NAND FLASH器件中存在壞塊，壞塊是隨機分布的 ,NAND FLASH控制器需要對介質進行初始化掃描以發(fā)現(xiàn)壞塊，并將壞塊標記為不可用。 開 始 數(shù)據初始化 數(shù)碼管掃描 是否有鍵輸入 Y 數(shù)據寫入鍵嗎 Y 向 NAND 芯片存儲數(shù)據 校驗數(shù)據是否正確寫入 LED 顯示操作結果 N 擦除鍵嗎 N N 擦除 NAND Y NAND 接口初始化 第三章 NAND FLASH 擴展板的設計 26 NAND FLASH 的工作原理 NAND FLASH的數(shù)據是以 bit的方式保存在 memory cell，一般來說，一個 cell 中只能存儲一個 bit。 WP write protect 寫保護，當此引腳為低電平激活，也即內部高壓發(fā)生器復位。 南昌工程學院本科畢業(yè)（論文）設計 23 K9F1208U0B 芯片有 4 個 plane，每個 plane 有 1024 個 Block，每個 Block有 32Page，每個 Page 有 528Byte。要訪問 NAND FLASH中的數(shù)據 , 必須通過 NAND FLASH控制器發(fā)送命令才能完成。比如 AD/DA 實驗程序、液晶顯示器實驗程序、 USB 驅動實驗程序、網絡實驗程序、編程器擴展應用程序、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 的保護二極管， D4 連接單片機 RXD，是單片機 RXD 引腳的保護二極管。其實現(xiàn)原理如下： （ 1） 復位信號的產生 若開始時 EA 為高電平，此時運行系統(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 導通，產生復位高電平脈沖，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 導通， C20 通過 Q13 的 CE 極放電，由于 Q13 導通后集電極為低電平，所以 Q12 也導通，同樣產生復位脈沖。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 CPU 要輪番掃描，占用 CPU 較多的時間。 圖 24 數(shù)碼管內部結構圖 常用的七段式數(shù)碼管的硬件驅動設計方法有：靜態(tài)驅動與動態(tài)驅動。所謂的幾段就是指數(shù)碼管里有相應的幾個小 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)行內部程序存儲器的指令。一般情況下， ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。對 P3 端口寫 “1” 時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入 口使用。 引腳 號第二功能： T2（ 定時器 /計數(shù)器 T2 的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出 T2EX（定時器 /計數(shù)器 T2 的捕捉 /重 載觸發(fā)信號和方向控制） 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 口是一個具有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅動 4 個 TTL 邏輯電平。在這種模式下， P0 不具有內部上拉電阻。使用 Atmel 公司高密度非 易失性存儲器 技術制造，與工業(yè) 80C51 產品指令和引腳完全兼容。 南昌工程學院本科畢業(yè)（論文）設計 7 第二章 多功能單片學習機 多功能單片學習機利用自動程序切換電路，使得同一片單片機既可以運行系統(tǒng)程序，又可以運行用戶程序，實現(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。 基于多功能單片學習機的 NAND FLASH驅動的設計 The design of NAND FLASH driver based on a Multifunction SCM learning machine I 摘 要 基于多功能單片學習機的 NAND FLASH 驅動包括兩部分：多功能單片學習機和 NAND FLASH 存儲器。 Intel 于 1988 年首先開發(fā)出NOR flash 技術，徹底改變了原先由 EPROM 和 EEPROM 一統(tǒng)天下的局面。 本課題的主要目標和工作 本設計通過對“基于多功能單片學習機的 NAND FLASH 驅動“的設計，可熟悉多功能單片學習機的軟 /硬件設計， 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，熟悉單片機的硬件開發(fā)，常見接口電路設計，如 NAND FLASH擴展電路、鍵盤輸入電路，數(shù)碼管顯示電路，外部存儲器電路、外部存儲器的保護電路、第一章 緒論 2 自動切換程序電路、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編程接口，旨在提高使用者編程學習的靈活性。片上 Flash 允許 程序存儲器 在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。 在flash 編程 時， P0口也用來接收指令 字節(jié) ；在 程序 校驗時，輸出指令字節(jié)。對 P2 端口寫 “1” 時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。要注意的是：每當訪問 外部數(shù)據 存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。 FLASH 存儲器 編程 時，該 引腳 加上 +12V 的編程允許電源 Vpp，當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)驅動即指每個數(shù)碼管的數(shù)據線都有一個單獨的數(shù)據鎖存器，數(shù)據鎖存器輸入的數(shù)據由使能端控制，當使能端為高電平時，數(shù)據線上的數(shù)據（要顯示的七段碼）進入顯示器，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，在軟件設計上不要求程序循環(huán)，也不存在顯示數(shù)字發(fā)生閃爍?？偟膩碚f，無論是動態(tài)還是靜態(tài)顯示，其顯示更新的速率不能太快，如數(shù)據不停變化，太快則無法看清楚顯示的內 容，在軟件設計是必須注意的。 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 多功能單片學習機 14 管，顯示方案為動態(tài)掃描 。 R30 和 Q15 檢測單片機復位信號， R2R2 Q1 R*組成電源檢測電路。達到復 位的目的。 RS232 通信接口電路為程序下載接口。學習機能夠完成各種實驗，這是由于其使用了執(zhí)行外部程序加上擴展板的靈活結構。所以 ， NAND FLASH相當于多功能單片學習機的一個外設。 1 Page=528 Byte 1 Block=528 Byte *32 Pages=(16K+512)Byte 1Device=528Bytes*32Pages*4096 Blocks=512Mbit+16Mbit=64MByte+2MByte 合計： K9F1208U0B 有 4 個 Plane、 4096 個 Block、 32*4096=131072 個 Page。 R/Bready/busy output 就緒 /忙輸出引腳，通過這個引腳可以知道設備第三章 NAND FLASH 擴展板的設計 24 操作的狀態(tài)。這些 cell 以 8個或者 16個為單位，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)據操作以頁為單位 , 讀數(shù)據時首先寫入讀數(shù)據命令 00H, 然后輸入要讀取頁的地 址 , 接著從數(shù)據寄存器中讀取數(shù)據 , 最后進行 ECC 校驗。 / * 從 A 區(qū)開始讀 * / / * A0~ A7( 列地址 ) * / NF_ADDR( 0) 。 / * 讀整個頁 , 512 字節(jié) * / ReadECC( ) 。 第三章 NAND FLASH 擴展板的設計 28 參數(shù)說明 : block, 塊號 。 / * 寫第一條命令 * / / * A0~ A7( 列地址 ) * / NF_ADDR( 0) 。 / * OOB 一共 16 字節(jié) , 每一個字節(jié)存放什么由程序員自己定 義 , 在 Byte0 Byte2 存 ECC 檢驗碼 , Byte6 存放壞塊標志 * / WRDATA( ) 。 } NAND FLASH 的擦除 功能 : 塊擦除命令。 / * 設置擦寫模式 * / 第三章 NAND FLASH 擴展板的設計 30 / * A9A16( Page Address) , 是基于塊擦除 * / NF_ADDR( blockPageamp。 if( RDDATA ( )amp。 已經連接了紅外遙控接收頭。這在驅動尺寸較大的數(shù)碼管組時更是如此，為了穩(wěn)定顯示，硬件方面必須達到該有的驅動能力，如在驅動端再接達林頓管等。本設計首先詳細地分析了多功能單片學習機的硬件電路，簡明扼要地闡述了其軟件設計分為上位機和下位機軟件設計兩部分。 本章小結 本章闡述了硬件仿真注意的事項，總結了在 NAND 擴展板調試時遇到的問題。因此，在調用庫程序時，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，如果目標板上使用了 P1口，運行用戶程序時 ,不用關心 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 表示編程結束。0x ff) 。 / * 初始化 ECC * / NF_nFCE_L( ) 。對于 NAND FLASH來講，地址和命令只能在 I/O[7:0]上傳遞，數(shù)據寬度是 8位。 開始需要使數(shù)據初始化，然后使 NAND 接口初始化，再經數(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 芯片存儲數(shù)據 ； 再校檢是否正確寫入 ，然后 通過 LED顯示操作結果 ，最 后 回到 數(shù)碼管掃描； 如果 沒有數(shù)據寫 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)據被鎖存。 NAND FLASH 接口電路如圖 32 所示。 第三章 NAND FLASH 擴展板的設計 22 第三章 NAND FLASH擴展板的設計 基于多功能單片學習機的 NAND FLASH驅動包括兩部分： NAND FLASH控制器和NAND FLASH存儲器。下位機軟件可以分為系統(tǒng)軟件和應用 軟件兩類，系統(tǒng)軟件放置于系統(tǒng)單片機內