【正文】 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。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。 NAND閃存被廣泛用于移動存儲、數(shù)碼相機、 MP3 播放器、掌上電腦等新興數(shù)字設(shè)備中。 NOR 和 NAND 是現(xiàn)在市場上兩種主要的非易失閃存技術(shù)。東芝公司發(fā)表了 NANDflash 結(jié)構(gòu) ,強調(diào)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?！?flash 存儲器”經(jīng)?？梢耘c“ NOR 存儲器”互換使用 [28]。而 NAND 則是高數(shù)據(jù)存儲密度的理想解決方案。 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。應(yīng)用 NAND 的困難在于 flash 的管理和需要特殊的系統(tǒng)接口。 NOR 的讀速度比 NAND 稍快一些 ， NAND 的寫入速度比 NOR 快很多 。大多數(shù)寫入操作需要先進行擦除操作。 (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(chǎn)過程更為簡單 ,NAND結(jié)構(gòu)可以在給定的模具尺寸內(nèi)提供更高的容量 ,也就相應(yīng)地降低了價格。 (3)可靠性和耐用性 采用 flash 介質(zhì)時一個需要重點考慮的問題是可靠性。 (4)壽命 在 NAND 閃存中每個塊的最大擦寫次數(shù)是一百萬次 ,而 NOR 的擦寫次數(shù)是十萬次。 (5) 位交換 所有 flash 器件都受位交換現(xiàn)象的困擾。 一位的變化可能不很明顯 ， 但是如果發(fā)生在一個關(guān)鍵文件上 ， 這個小小的故障可能導(dǎo)致系統(tǒng)停機。 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 。 (6) 壞塊處理 NAND 器件需要對介質(zhì)進行初始化掃描以發(fā)現(xiàn)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(dǎo)致高故障率 [30]。IS61LV51216采用 ISSI 公司的高性能 CMOS 工藝制造。 當 /CE 處于高電平（未選中）時， IS61LV51216進入待機模式。 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(xiàn)存儲器擴展。同一個字節(jié)允許高位（ /UB）存取和低位 （ /LB）存取。 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(shù)據(jù)保護機制。 SST39VF160 尤其適用于要求程序，配置或數(shù)據(jù)存儲可方便和降低本地更新的應(yīng)用。它比其它技術(shù)制造的 Flash 器件在擦除和編程操作中消耗更少的能量。 SST39VF160 也增強了程序，數(shù)據(jù)和配置存儲器的低成本應(yīng)用的靈活性。命令通過標準微處理器寫時序?qū)懭肫骷?，?WE拉低， CE保持低電平來寫入命令。 CE是器件片選信號。 OE的輸出控制信號，用來控制輸出管腳數(shù)據(jù)的輸出。 SST39VF160 還提供了硬件數(shù)據(jù)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。 (1)SST39VF160 是 16Mb(1M 16 位 )NOR Flash 存儲器。 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(dǎo)設(shè)置、復(fù)位電路和供電電路。 圖 系統(tǒng)的總體設(shè)計框圖 根據(jù)上文的 設(shè)計思想，首先需要設(shè)計一個能使芯片正常工作的最小系統(tǒng)，之后再設(shè)計相應(yīng)的外圍電路。 硬件電路設(shè)計 電源由穩(wěn)定的 VDD電源供電，用于 I/O和內(nèi)部調(diào)壓器，即為本芯片用的 。芯片的 VDD引腳必須連接在帶外部穩(wěn)定電源的 VDD電源， 4個 電容上（典型值 10uF）。 當 VDD無效時， VBAT引腳必須接到外部電池 (~)上，為 RTC、外部 晶振和備份寄存器供電。 按照供電方案，可設(shè)計出供電電路，如圖 圖 系統(tǒng)供電電路 復(fù)位電路設(shè)計 為確保 電路 系統(tǒng)中 電路 穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的 第一功能是上電復(fù)位。 5%，即～ 。 常見的復(fù)位電路有上電復(fù)位，手動復(fù)位，看門狗復(fù)位等，此電路選取簡單的手動復(fù)位即可， 復(fù)位信號是低電平有效， 手動 復(fù)位電路包括復(fù)位 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 21 頁 共 32 頁 按鈕，及其相應(yīng)的去耦電容等元件。在低功耗模式下（尤其是待機模式），啟動項一定能夠和調(diào)試工具相連（這需要從 SRAM啟動 )。 表 BOOT0、 BOOT1啟動模式 BOOT0 BOOT1 啟動模式 說明 0 X 用戶存儲器 用戶閃存存儲器，即 flash啟動 1 0 系統(tǒng)存儲器 系統(tǒng)存儲器啟動，用于串口下載 1 1 SRAM啟動 用于在 SRAM中調(diào)試代碼 由表 ，若想一上電就運行代碼，則設(shè)置 BOOT0為 0。因此設(shè)計一個一鍵下載電路，利用串口的 DTR與 RTS信號來控制 BOOT0、 BOOT1，從而不需手動切換。 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 22 頁 共 32 頁 圖 啟動電路 時鐘電路設(shè)計 時鐘電路 就是產(chǎn)生像時鐘一樣準確的振蕩電路，它的任何工作都是按時間順序進行的， 一般由晶體震蕩器、晶震控制芯片和電容組成 。 如圖 HSE及圖 LSE 圖 HSE時鐘電 路 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 23 頁 共 32 頁 圖 LSE時鐘電路 存儲器電路設(shè)計 STM32F103VET6內(nèi)置 128K的閃存 ， 嵌入式存儲器不同于片外存儲器，它是集成在片內(nèi)，與系統(tǒng)中各個邏 輯、混合信號等共同組成單一芯片的組成部分。 對于較小的系統(tǒng)，微控制器子帶的存儲器就有可能滿足系統(tǒng)要求，而較大的系統(tǒng)可能要求增加外部存儲器 。如圖 IS61LV51216，圖 SST39VF160 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 24 頁 共 32 頁 圖 數(shù)據(jù)存儲器 IS61LV51216 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 25 頁 共 32 頁 圖 程序存儲器 SST39VF160 外圍控制電路 如圖 太網(wǎng)控制電路 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 26 頁 共 32 頁 圖 外圍 控制 電路 由于 RTL8019AS芯片輸出 電壓 比 RJ45要求電壓高，所以在 RTL8019AS與 RJ45之間需要連接電壓 轉(zhuǎn)換電路，用于 為 RJ45提供合適的工作電壓。當開關(guān)斷開時，系統(tǒng)掉電。 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 27 頁 共 32 頁 4 結(jié)論 隨著嵌入式系統(tǒng)的 飛速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)在當今社會越來越多的場合應(yīng)用， 而隨著以太網(wǎng)的進一步發(fā)展，嵌入式在以太網(wǎng)中的應(yīng)用也得到更多的重視 。本文主要的 特點 如下： （ 1）選取芯片為 ST公司基于多項增強架構(gòu)的 CortexM3內(nèi)核的 STM32芯片，性能優(yōu)越，性價比優(yōu)于其它同類芯片。 （ 2）目前多數(shù)關(guān)于嵌入式環(huán)境下 以太網(wǎng)接口電路 的設(shè)計均為 ARM微控芯片加 以太網(wǎng) 控制芯片的模式，本文選取本身 沒有以太網(wǎng)接口模塊 的 ARM芯片，大大降低了設(shè)計工作量，同時也降低了成本，二者綜合考慮，優(yōu)于傳統(tǒng)設(shè)計方案。若需實現(xiàn)其它功能，在本設(shè)計的基礎(chǔ)上進行設(shè)計即可。 （ 2） 由于 通常的嵌入式系統(tǒng)中運行任務(wù)眾多，有些嵌入式系統(tǒng)通常包含如UC/OSII等嵌入式操作系統(tǒng)，如時間允許，可考慮加入嵌入式操作系統(tǒng)，實現(xiàn)多任務(wù)的運行。 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 28 頁 共 32 頁 附錄 A 硬件電路原理圖 PA191PA182PA173PA164PA155PA146PA137PA128PA119PA1010PA911PA812PA713PA614PA515PA416PA317PA218PA119PA020PB1521PB1422PB1323PB1224PB1125PB1026PB927PB828PB729PB630PB531PB432PB333PB234PB135PB036nOE37nWE38CSO39PC740PC641PC542PC443PC344PC245PC146PC047PD848PD749PD650PD551PD452PD353PD254PD155PD056CSO57nWE58nWP59GPIO60OSC_OUT62NRST62VSSA63VSS464VSS365VSS266DATA0101DATA1100DATA299DATA398DATA497DATA596DATA695DATA794DATA893DATA992DA