【文章內容簡介】 示 0，用負的電壓跳變表示 1。因此，這種編碼也稱為相位編碼。由于跳變都發(fā)生在每一個碼元的中間，接收端可以方便地利用它作為位同步時鐘，因此，這種編碼也稱為自 同步編碼。 存儲器芯片選擇 閃存則是一種非易失性（ NonVolatile）內存 ， 在沒有電流供應的條件下也能夠長久地保持數據 ， 其存儲特性相當于硬盤，這項特性正是閃存得以成為各類便攜型數字設備的存儲介質的基礎 [27]。 NAND 閃存的存儲單元則采用串行結構，存儲單元的讀寫是以頁和塊為單位來進行 （ 一頁包含若干字節(jié)，若干頁則組成儲存塊 NAND 的存儲塊大小為 8 到 32KB） ，這種結構最大的優(yōu)點在于容量可以做得很大，超過 512MB 容量的 NAND 產品相當普遍 ， NAND 閃存的成本較低 ， 有利于大規(guī)模普及。 NAND 閃存的缺點在于讀速度較慢，它的 I/O 端口只有 8 個，比 NOR 要少多了。這區(qū)區(qū) 8 個 I/O 端口只能以信號輪流傳送的方式完成數據的傳送，速度要比 NOR 閃存的并行傳輸模式慢得多。再加上 NAND 閃存的邏輯為電子盤模塊結構，內部不存在專門的存儲控制器，一旦出現數據壞塊將無法修，可靠性 NOR 閃存要差。 NAND閃存被廣泛用于移動存儲、數碼相機、 MP3 播放器、掌上電腦等新興數字設備中。由于受到數碼設備強勁發(fā)展的帶動， NAND 閃存一直呈現指數級的超高速增長。 NOR 和 NAND 是現在市場上兩種主要的非易失閃存技術。 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。東芝公司發(fā)表了 NANDflash 結構 ,強調降低每比特的成本 ,更高的性能 ,并且象磁盤一樣可以通過接口輕松升級。但是經過了十多年之后 ,仍然有相當多的硬件工程師分不清 NOR 和 NAND 閃存。“ flash 存儲器”經?？梢耘c“ NOR 存儲器”互換使用 [28]。 NAND閃存技術相對于 NOR技術 有其 優(yōu)越之處 ,因為大多數情況下閃存只是用來存儲少量的代碼 ,這時 NOR 閃存更適合一些。而 NAND 則是高數據存儲密度的理想解決方案。 NOR 的特點是芯片內執(zhí)行 (XIP,eXecuteInPlace),這樣應用程序可以直接在flash 閃存內運行 ,不必再把代碼讀到系統(tǒng) RAM 中。 NOR 的傳輸效率很高 ,在 1～ 4MB的小容量時具有很高的成本效益 ,但是很低的寫入和擦除速度大大影響了它的性能。 NAND 結構能提供極高的單元密度 ,可以達到高存儲密度 ,并且寫入和擦除的速 中北大學 2021 屆畢業(yè)設計說明書 第 14 頁 共 32 頁 度也很快。應用 NAND 的困難在于 flash 的管理和需要特殊的系統(tǒng)接口。 1． 下面分析 NOR 和 NAND 的主要區(qū)別： (1)性能比較 擦除 NOR器件時是以 64～ 128KB的塊進行的 ,執(zhí)行一個寫入 /擦 除操作的時間為5s,與此相反 ,擦除 NAND器件是以 8～ 32KB的塊進行的 ,執(zhí)行相同的操作最多只需要4ms。 NOR 的讀速度比 NAND 稍快一些 ， NAND 的寫入速度比 NOR 快很多 。 NAND 的 4ms擦除速度遠比 NOR 的 5s 快。大多數寫入操作需要先進行擦除操作。 NAND 的擦除單元更小 ,相應的擦除電路更少 [29]。 (2)接口差別 NAND Flash 的單元尺寸幾乎是 NOR 器件的一半 ,由于生產過程更為簡單 ,NAND結構可以在給定的模具尺寸內提供更高的容量 ,也就相應地降低了價格。 NOR flash 占據了容 量為 1～ 16MB 閃存市場的大部分 ,而 NAND flash 只是用在8～ 128MB 的產品當中 ,這也說明 NOR 主要應用在代碼存儲介質中 ,NAND 適合于數據存儲 。 (3)可靠性和耐用性 采用 flash 介質時一個需要重點考慮的問題是可靠性。對于需要擴展 MTBF 的系統(tǒng)來說 ,Flash 是非常合適的存儲方案。 (4)壽命 在 NAND 閃存中每個塊的最大擦寫次數是一百萬次 ,而 NOR 的擦寫次數是十萬次。 NAND 存儲器除了具有 10比 1的塊擦除周期優(yōu)勢 ,典型的 NAND 塊尺寸要比 NOR 器件小 8倍 ,每個 NAND 存儲器塊在給定的時間內的刪 除次數要少一些。 (5) 位交換 所有 flash 器件都受位交換現象的困擾。在某些情況下 (很少見 ,NAND 發(fā)生的次數要比 NOR 多 )， 一個比特位會發(fā)生反轉或被報告反轉了。 一位的變化可能不很明顯 ， 但是如果發(fā)生在一個關鍵文件上 ， 這個小小的故障可能導致系統(tǒng)停機。如果只是報告有問題 ， 多讀幾次就可能解決了。 當然 ， 如果這個位真的改變了 ， 就必須采用錯誤探測 /錯誤更正 (EDC/ECC)算法 。位反轉的問題更多見于 NAND 閃存 ， NAND 的供應商建議使用 NAND 閃存的時候 ， 同 中北大學 2021 屆畢業(yè)設計說明書 第 15 頁 共 32 頁 時使用 EDC/ECC 算法 即錯誤探 測 /錯誤更正算法 。 (6) 壞塊處理 NAND 器件需要對介質進行初始化掃描以發(fā)現壞塊 ， 并將壞塊標記為不 可用在已制成的器件中 ,如果通過可靠的方法不能進行這項處理 ,將導致高故障率 [30]。 2 IS61lv51216介紹 SSI 的 IS61LV51216是一個 8M 容量結構為 512K*16位字長的高速率 SRAM。IS61LV51216采用 ISSI 公司的高性能 CMOS 工藝制造。 IS61lv51216是 44pin 的 TSOP封裝形式，高度可靠的工藝水準加上創(chuàng)新的電路設計技術，造就了這款高性能，低功耗 的器件。 當 /CE 處于高電平（未選中）時， IS61LV51216進入待機模式。在此模式下，功耗可降低至 CMOS 輸入標準。 使用 IS61LV51216的低觸發(fā)片選引腳（ /CE）和輸出使能引腳（ /OE），可以輕松實現存儲器擴展。低觸發(fā)寫入使能引腳（ /WE）將完全控制存儲器的寫入和讀取。同一個字節(jié)允許高位（ /UB）存取和低位 （ /LB）存取。 IS61LV51216 特性： (1)存取時間： 8ns,10ns,12ns (2)全靜態(tài)操作：不需時鐘或刷新 (3)輸入輸出兼容 TTL 標準 (4)獨立 供電 (5)高字節(jié)數據和低字節(jié)數 據可分別控制 如圖 IS61lv51216引腳圖 中北大學 2021 屆畢業(yè)設計說明書 第 16 頁 共 32 頁 圖 IS61lv51216引腳圖 主要引腳介紹： （ 1） I/O5～ I/O0：數據輸入輸出 （ 2） A18～ A0：地址線輸入端 （ 3） CLE：命令鎖存使能端 （ 4） ALE: 地址鎖存使能端 （ 5） CE：芯片使能，為低電平時啟動器件開始工作 （ 6） OE：輸出使能端 （ 7） WE：寫使能端 中北大學 2021 屆畢業(yè)設計說明書 第 17 頁 共 32 頁 （ 8） LB：低字節(jié)控制端 （ 9） UB：高字節(jié)控制端 3 SST39VF160 介紹 SST39VF160 是一個 1M 16 位 的 CMOS 多功能 Flash 器件，由 SST 特有的高性能 SuperFlash 技術制造而成。 SST39VF160 具有高性能的自編程功能，自編程功能時間為 14us,為了防止意外寫的發(fā)生，器件還提供了硬件和軟件數據保護機制。SST39VF160 的 100,000 個周期的耐用性和大于 100 年的數據保持時間，使其可廣泛用于設計，制造和測試等應用中。 SST39VF160 尤其適用于要求程序，配置或數據存儲可方便和降低本地更新的應用。對于所有的系統(tǒng)， SST39VF160 的使用可顯著增強系統(tǒng)的性能和可靠性，降低功耗。它比其它技術制造的 Flash 器件在擦除和編程操作中消耗更少的能量。由于不管對于任何的電壓范圍， SuperFlash 技術都消耗很少的電流，使用很短的擦除時間，因此 SST39VF160 在擦除或編程操作中消耗的能量小于其它 Flash 技術制造而成的器件。 SST39VF160 也增強了程序，數據和配置存儲器的低成本應用的靈活性。 SST39VF160 的存儲器操作有命令來啟動。命令通過標準微處理器寫時序寫入器件，將 WE拉低， CE保持低電平來寫入命令。 SST39VF160 的讀操作有 CE和 OE控制，只有兩者都是低電平時，系統(tǒng)才能從器件的 輸出管腳獲得數據。 CE是器件片選信號。當 CE為高電平時，器件未被選中工作，只消耗等待電流。 OE的輸出控制信號，用來控制輸出管腳數據的輸出。當 CE或 OE為高電平時，數據總線呈現高阻態(tài)。 SST39VF160 還提供了硬件數據保護，如果 WE或 CE脈沖寬度小于 5ns，寫周期不啟動，如果強制使 OE為低， CE為高或 WE為高時，寫操作被禁止?？梢苑乐股想娀虻綦娺^程中無意寫操作的產生。 (1)SST39VF160 是 16Mb(1M 16 位 )NOR Flash 存儲器。 (2)存儲器的工作電壓為 ～ V (3)高可靠性 — 耐用性， 100,000 個周期 — 數據保持時間：大于 100 年 中北大學 2021 屆畢業(yè)設計說明書 第 18 頁 共 32 頁 (4)低功耗（ 14Hz 時） — 有效電流： 12mA — 自動低功耗模式： 4uA (5)快速讀訪問時間： 79ns (6)快速擦寫和字編程 — 扇區(qū)擦除時間： 18ms — 塊擦除時間： 18ms — 芯片重寫時間： 15s 如圖 為 SST39VF160 引腳圖 圖 SST39VF160 引腳 主要引腳介紹 (1)A19～ A0：地址輸入 (2)DQ15～ DQ0：數據輸入輸出 (3)CE：芯片使能，為低電平時啟動器件開始工作 (4)OE：輸 出使能，數據輸出緩沖器的門控信號 (5)WE：寫使能，控制寫操作 中北大學 2021 屆畢業(yè)設計說明書 第 19 頁 共 32 頁 3 系統(tǒng)硬件電路設計 硬件電路總體設計 硬件電路的設計必須考慮系統(tǒng)成本、處理速度、體積、功耗等問題，包括中央處理器、只讀存儲器、可讀寫存儲器、外圍的控制電路以及相關的外設。 STM32的高度集成，減少了芯片對外圍電路的依賴，因此典型的最小系統(tǒng)只需要振蕩電路、引導設置、復位電路和供電電路。 如 圖 。 圖 系統(tǒng)的總體