【文章內(nèi)容簡介】 要把數(shù)據(jù)重新載入內(nèi)存； 　閃存則是一種不 揮發(fā)性（NonVolatile）內(nèi)存，在沒有電流供應(yīng)的條件下也能夠長久地保持數(shù)據(jù)，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(shù)字設(shè)備的存儲介質(zhì)的基礎(chǔ)[11]。 FLASH的一些重要參數(shù)閃存則是一種不 揮發(fā)性（NonVolatile）內(nèi)存，在沒有電流供應(yīng)的條件下也能夠長久地保持數(shù)據(jù)，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(shù)字設(shè)備的存儲介質(zhì)的基礎(chǔ)。 NAND 閃存的存儲單元則采用串行結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)最大的優(yōu)點在于容量可以做得很大，超過 512MB 容量的 NAND 產(chǎn)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(shù)據(jù)的傳送，速度要比 NOR 閃存的并行傳輸模式慢得多。再加NAND 閃存的邏輯為電子盤模塊結(jié)構(gòu)，內(nèi)部不存在專門的存儲控制器，一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)壞塊將無法修，可靠性較 NOR 閃存要差[12]。 相“flash存儲器”經(jīng)?？梢耘c相“NOR存儲器”互換使用。許多業(yè)內(nèi)人士也搞不清楚NAND閃存技術(shù)相對于NOR技術(shù)的優(yōu)越之處,因為大多數(shù)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(shù)據(jù)存儲密度的理想解決方案。 NOR的特點是芯片內(nèi)執(zhí)行,這樣應(yīng)用程序可以直接在flash閃存內(nèi)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(jié)構(gòu)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度也很快。應(yīng)用NAND的困難在于flash的管理和需要特殊的系統(tǒng)接口。性能比較：flash閃存是非易失存儲器,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,所以大多數(shù)情況下,在進行寫入操作之前必須先執(zhí)行擦除。NAND器件執(zhí)行擦除操作是十分簡單的,而NOR則要求在進行擦除前先要將目標塊內(nèi)所有的位都寫為0。執(zhí)行擦除時塊尺寸的不同進一步拉大了NOR和NADN之間的性能差距,統(tǒng)計表明,對于給定的一套寫入操作(尤其是更新小文件時),更多的擦除操作必須在基于NOR的單元中進行。這樣,當選擇存儲解決方案時,設(shè)計師必須權(quán)衡以下的各項因素。（1）NOR的讀速度比NAND稍快一些。（2）NAND的寫入速度比NOR快很多。（3）NAND的4ms擦除速度遠比NOR的5s快。（4）大多數(shù)寫入操作需要先進行擦除操作。（5）NAND的擦除單元更小,相應(yīng)的擦除電路更少。 FLASH在系統(tǒng)中的應(yīng)用 flash存儲電路 FPGA控制模塊FPGA通過I/O口輸出的數(shù)字信號實現(xiàn)對A/D轉(zhuǎn)換器、模擬多路開關(guān)和FIFO的控制。其原理圖如下所示： FPGA控制模塊電路A/D的控制： FPGA輸出的RESET信號控制A/D的復(fù)位（低電平復(fù)位，設(shè)計中的RESET一直為高電平）、CS信號控制A/D的選通（低電平選通，設(shè)計中的CS一直有效）、RD信號實現(xiàn)對A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號的讀（低電平有效）、BYTE信號控制A/D轉(zhuǎn)換后的輸出方式（本設(shè)計中BYTE信號一直為低，即A/D的輸出形式為16位并行輸出）。開關(guān)的控制：FPGA通過輸出的使能信號EN和地址控制信號A來控制開關(guān)的選通即通路的選擇[13]。 FPGA工作原理可編程邏輯陣列器件是可以由用戶進行編程以實現(xiàn)所需邏輯功能的數(shù)字集成電路，利用其內(nèi)部的邏輯結(jié)構(gòu)實現(xiàn)任何布爾表達式、寄存器函數(shù)。和一般的ASIC電路相比，可編程邏輯陣列器件具有設(shè)計周期短，修改方便的優(yōu)點。1985年，Xilinx公司推出了世界上第一款FPGA，此后，F(xiàn)PGA的發(fā)展非常迅速，形成了各種不同的結(jié)構(gòu)，目前主流的FPGA是Xilinx公司的產(chǎn)品。FPGA是在PAL,GAL,EPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進一步發(fā)展的產(chǎn)物。通過編程可以立刻把一個通用的FPGA芯片配置成用戶需要的硬件數(shù)字電路，因而大大加快了電子產(chǎn)品的研發(fā)周期，降低了研發(fā)成本，縮短了產(chǎn)品上市時間。FPGA具有高密度，運行速度快(管腳間的延時小，僅幾個ns)的特點。用它來設(shè)計數(shù)字電路可以簡化系統(tǒng)設(shè)計，縮小數(shù)據(jù)規(guī)模，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性[14]。FPGA是由掩膜可編程門陣列和簡單可編程邏輯器件演變而來的，將它們的特性結(jié)合在一起使得FPGA既有門陣列的高密度性和通用性，又有可編程邏輯器件的用戶可編程特性。按FPGA的邏輯功能塊的規(guī)模和功能分類，F(xiàn)PGA可分為三大類：細粒度FPGA、中粒度FPGA和粗粒度FPGA。細粒度FPGA的邏輯功能較小，資源可以充分利用，但連線和開關(guān)多，速度慢；粗粒度FPGA邏輯功能塊的規(guī)模大，功能強，但資源不能充分利用。反熔絲FPGA器件可以稱為細粒度的產(chǎn)品，基于SRAM的FPGA器件多數(shù)屬于中粒度產(chǎn)品。根據(jù)編程方式FPGA器件基本可分為三種：基于反熔絲編程的FPGA、基于SRAM編程的FPGA、基于閃存編程的FPGA?；贏D7667采集芯片反熔絲編程的FPGA具有體積小、集成度高和高速度的特點，還具有加密、防拷貝、抗干擾以及不需外接只讀存儲器的特點，但只能一次編程，比較適合于定型產(chǎn)品。后兩種FPGA屬于可重復(fù)編程型FPGA，SRAM型FPGA的突出優(yōu)點是可反復(fù)編程，甚至能在系統(tǒng)運行中改變配置數(shù)據(jù)實現(xiàn)系統(tǒng)功能的動態(tài)重構(gòu)。Flash Memory型FPGA具有非易失性和重復(fù)編程的雙重優(yōu)點，但不能動態(tài)重構(gòu)，功耗也較SRAM型FPGA高。從邏輯塊的構(gòu)造分類，F(xiàn)PGA的結(jié)構(gòu)有三種：查找表型、多路開關(guān)型和多級與或門型。Xilinx公司FPGA的邏輯塊構(gòu)造有查找表型和多路開關(guān)型，其中具有代表性的查找表結(jié)構(gòu)是Xilinx公司的XC系列FPGA，它的可編程邏輯單元是查找表，由查找表構(gòu)成函數(shù)發(fā)生器，再由查找表來實現(xiàn)邏輯函數(shù)。Alter公司的FPGA器件，其邏輯塊構(gòu)造為多級與或門型，它的可編程單元是可配置的多路開關(guān)。利用多路開關(guān)的特性，對它的輸入和選擇信號進行配置，接到固定電平或輸入信號上，實現(xiàn)不同的邏輯功能。還有一種是采用多級與非門結(jié)構(gòu)的Alter公司的FPGA，在多級與非門結(jié)構(gòu)中，可編程邏輯單元是一個異或邏輯塊。查找表型的優(yōu)點是功能多，N輸入的查找表可以實現(xiàn)N個任意的組合邏輯函數(shù)。多路開關(guān)型的優(yōu)點是可以把大量的多路開關(guān)和邏輯門連接起來，構(gòu)成大量函數(shù)的邏輯塊。多級與或門型的優(yōu)點是可以方便地將待反饋的輸出信號反饋到輸入端，以實現(xiàn)閉環(huán)控制邏輯和多個邏輯塊之間的級聯(lián)[15]。FPGA兼有串、并行工作方式和高集成度、高速、高可靠性等明顯的特點，其時鐘延遲可達納秒級，同時，在應(yīng)用芯片的設(shè)計中可以減少芯片數(shù)量，縮小系統(tǒng)體積，降低能源消耗，提高系統(tǒng)的性能指標和可靠性。正是由于FPGA具有這些優(yōu)點，F(xiàn)PGA在超高速應(yīng)用領(lǐng)域和實時測控方面有非常廣闊的應(yīng)用前景.。在高可靠應(yīng)用領(lǐng)域，如果設(shè)計得當，將不會存在類似于MCU的復(fù)位不可靠和PC可能跑飛等問題。FPGA的高可靠性還表現(xiàn)在，幾乎可將整個系統(tǒng)下載于同一芯片中，實現(xiàn)所謂片上系統(tǒng)，從而大大縮小了體積。與ASIC設(shè)計相比，F(xiàn)PGA顯著的優(yōu)勢是開發(fā)周期短，投資風(fēng)險小、產(chǎn)品上市速度快，市場適應(yīng)能力強和硬件升級回旋余地大，而且當產(chǎn)品定型和產(chǎn)量擴大后，可將在生產(chǎn)中達到充分檢驗的VHDL設(shè)計迅速實現(xiàn)ASIC投產(chǎn)。隨著大規(guī)?，F(xiàn)場可編程邏輯器件的發(fā)展，系統(tǒng)設(shè)計進入“片上可編程系統(tǒng)”(SOPC)的新紀元：芯片朝著高密度、低壓、低功耗方向挺進:在SOC芯片上可以將微處理器、數(shù)字信號處理器、存儲器、邏輯電路、模擬電路集成在一個芯片上。而如果將可編程邏輯電路1P核集成到SOC芯片上則會大大提高SOC芯片的靈活性與有效性，并且縮短了SOC芯片的設(shè)計周期。因此國際各大公司都在積極擴充其IP庫，以優(yōu)化的資源更好的滿足用戶的需求，擴大市場。由此可見，F(xiàn)PGA不僅可以解決電子系統(tǒng)小型化、低功耗、高可靠性等問題，而且其開發(fā)周期短、開發(fā)軟件投入少、芯片價格不斷降低，這使得FPGA占有越來越多的市場，特別是對小批量、多品種的產(chǎn)品需求，使FPGA成為首選。FPGA普及的另一重要原因是IP(知識產(chǎn)權(quán))越來越被高度重視，帶有IP內(nèi)核的功能塊在ASIC設(shè)計平臺上的應(yīng)用日益廣泛。越來越多的設(shè)計人員，采用設(shè)計重用，將系統(tǒng)設(shè)計模塊化，為設(shè)計帶來了快捷和方便。并可以使每個設(shè)計人員充分利用軟件代碼，提高開發(fā)效率，減少上市時間，降低研發(fā)費用，縮短研發(fā)周期，降低風(fēng)險。FPGA是在PAL、GAL、EPLD、CPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是作為ASIC領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，即解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路有限的缺點。 FPGA芯片的基本構(gòu)架為了讓高產(chǎn)量應(yīng)用的開發(fā)人員首次在產(chǎn)品中加入安全的系統(tǒng)內(nèi)編程 (ISP)功能，Actel公司宣布實時推出ProASIC3激活套件及其25萬門A3P250現(xiàn)場可編程門數(shù)組的樣片。 Actel推出兩種版本的激活套件，能夠簡化設(shè)計的實施并為A3P250器件提供低成本的全速編程能力。激活套件備有原型構(gòu)建和低成本評估兩個版本，能讓開發(fā)人員探索ProASIC3/E系列產(chǎn)品獨特的結(jié)構(gòu)特性，包括安全的系統(tǒng)內(nèi)編程和上電即用功能。A3P250器件是Actel ProASIC3/E系列產(chǎn)品的最新成員。ProASIC3/E是業(yè)界最低成本的FPGA產(chǎn)品系列，也是唯一通過128位AES加密技術(shù)來提供安全系統(tǒng)內(nèi)編程功能的單芯片器件。A3P250對于消費電子、工業(yè)、醫(yī)療、通信和汽車等以價值為基礎(chǔ)的高產(chǎn)量應(yīng)用領(lǐng)域來說，是極吸引的可編程邏輯解決方案。由于FPGA需要被反復(fù)燒寫，它實現(xiàn)組合邏輯的基本結(jié)構(gòu)不可能像ASIC那樣通過固定的與非門來完成，而只能采用一種易于反復(fù)配置的結(jié)構(gòu)，查找表可以很好的滿足這一要求。目前主流FPGA都采用了基于SARM工藝的查找表結(jié)構(gòu)。查找表本質(zhì)上就是一個RAM，當用戶通過原理圖或HDL語言描述了一個邏輯電路以后，PLD/FPGA開發(fā)軟件會自動計算邏輯電路的所有可能結(jié)果，并把真值表事先寫入RAM，這樣，每輸入一個信號進行邏輯運算就等于輸入一個地址進行查表，找出地址對應(yīng)的內(nèi)容，然后輸出即可[16]。由于基于LUT的FPGA具有很高的集成度，其器件密度數(shù)萬門到數(shù)千萬門不等，可以完成極其復(fù)雜的時序邏輯電路與組合邏輯電路，因此適用于高速、高密度的高端數(shù)字邏輯電路設(shè)計領(lǐng)域。其組成部分主要包括編程/輸入輸出單元、基本可編程邏輯單元、內(nèi)嵌SARM、豐富的布線資源、底層嵌入功能單元、內(nèi)嵌專用單元等。FPGA是由存放在片內(nèi)的RAM來設(shè)置其工作狀態(tài)的，因此工作需要對片內(nèi)RAM進行編程。用戶可