【正文】 H 的擦除 ..........................................................................................29 本章 小結(jié) ..........................................................................................................................30第四章 NAND 擴(kuò)展板的調(diào)試 ...................................................................................................31 硬件仿真注意事項(xiàng) ..........................................................................................................31 編程中遇到的問題 ..........................................................................................................31 本章小結(jié) ..........................................................................................................................32第五章 全文總結(jié) .........................................................................................................................33參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................................34致謝 ...............................................................................................................................................35南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì)1第一章 緒論 國內(nèi)外研究概況新世紀(jì)嵌入式系統(tǒng)迅速，主要表現(xiàn)在市場發(fā)展、通信、消費(fèi)電子產(chǎn)品和多媒體應(yīng)用。學(xué)習(xí)機(jī)外部擴(kuò)展了大量的硬件資源，豐富的系統(tǒng)硬件資源構(gòu)成了各種實(shí)際應(yīng)用電路，通過萬能擴(kuò)展接口可以很方便地仿真外部應(yīng)用電路和擴(kuò)展用戶應(yīng)用電路?；诙喙δ軉纹瑢W(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。本論文首先介紹了多功能單片學(xué)習(xí)機(jī)的軟/硬件設(shè)計(jì)，該學(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。然后，著重介紹了 NAND FLASH 擴(kuò)展板的軟 /硬件設(shè)計(jì)，通過多功能單片學(xué)習(xí)機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì) NAND FLASH 的讀、寫時(shí)序。在這些嵌入式系統(tǒng)中，存儲(chǔ)設(shè)備的性能是決定整體系統(tǒng)性能的核心環(huán)節(jié)之一。NOR 和NAND 是現(xiàn)在市場上兩種主要的非易失閃存技術(shù)。緊接著，1989 年，東芝公司發(fā)表了NAND flash 結(jié)構(gòu)，強(qiáng)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(jí)。但是經(jīng)過了十多年之后，仍然有相當(dāng)多的硬件工程師也搞不清楚NAND 閃存技術(shù)相對(duì)于NOR 技術(shù)的優(yōu)越之處，因?yàn)榇蠖鄶?shù)情況下閃存只是用來存儲(chǔ)少量的代碼，這時(shí)NOR 閃存更適合一些。Nandflash內(nèi)存是flash內(nèi)存的一種，其內(nèi)部采用非線性宏單元模式，為固態(tài)大容量內(nèi)存的實(shí)現(xiàn)提供了廉價(jià)有效的解決方案。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。完成的電路板可以實(shí)現(xiàn)對(duì) NAND FLASH 正確讀，寫操作，測(cè)試寫入數(shù)據(jù)不少于 1KBYTE。第二章著重介紹了多功能單片學(xué)習(xí)機(jī)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，其中硬件設(shè)計(jì)包括單片機(jī) AT89S52 電路，數(shù)碼顯示電路，外部存儲(chǔ)器電路，外部存儲(chǔ)器的保護(hù)電路，鍵盤輸入電路，程序自動(dòng)切換電路和電源電路等；軟件設(shè)計(jì)包括上位機(jī) PC 軟件和下位機(jī)軟件。NAND 擴(kuò)展板的設(shè)計(jì)主要從 NAND 擴(kuò)展板硬件電路設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)兩方面闡述。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。單片機(jī)外部擴(kuò)展了大量的硬件資源：鍵盤、數(shù)碼顯示器、紅外遙控接收器、蜂鳴器、RS232 通信接口、RS485 通信接口、電源中斷接口以及一個(gè)萬能擴(kuò)展接口。圖21為多功能單片學(xué)習(xí)機(jī)。主要由供電電路、電源電壓檢測(cè)電路、電源中斷電路、鍵盤電路、紅外遙控電路、數(shù)碼顯示電路、揚(yáng)聲器電路、存儲(chǔ)器電路、存儲(chǔ)器寫保護(hù)電路、程序自動(dòng)切換電路、RS232 及RS485 通信接口電路、單片機(jī)電路等組成。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。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52 在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。P0 口：P0 口是一個(gè) 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。對(duì) P0 端口寫 “1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。在這種模式下， P0 不具有內(nèi)部上拉電阻。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。對(duì) P1 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 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì)9口使用。 此外， 和 分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（）和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（）。 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。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）。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。 在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)，P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。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。 P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 端口引腳 第二功能： RXD(串行輸入口) TXD(串行輸出口) INTO(外中斷 0) INT1(外中斷 1) TO(定時(shí)/計(jì)數(shù)器 0) T1(定時(shí)/計(jì)數(shù)器 1) WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通) RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)此外，P3 口還接收一些用于 FLASH 閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。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) FLASH 存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。EA/VPP：外部訪問允許，欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址 0000HFFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。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。PSEN：程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng) AT89S52 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過兩次 PSEN 信號(hào)。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 是控制 PR2 端口。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)） 。共陰極則是所有的二極管的陰極連接在一起，而陽極是分離的（見圖 24(b)） ；而共陽極就是所有二極管的陽極是公共相連，而陰極則是分離的（見圖 24(c)） 。數(shù)碼管與發(fā)光二極管的工作原理相同，共陽極時(shí)，所有正端接電源正極，當(dāng)負(fù)端有低電平時(shí)，該段有電流流過，發(fā)光管亮，當(dāng)負(fù)端為高電平時(shí)，該段無電流流過，發(fā)光管不亮。共陰極與共陽極的電平變化狀態(tài)相反。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)。但是這樣會(huì)占用很多口線。這樣一來，就沒有必要每一位數(shù)碼管配一個(gè)鎖存器，從而節(jié)省了口線，地簡化了硬件電路。學(xué)習(xí)機(jī)采用的是動(dòng)態(tài)掃描。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。另外，在同等條件下動(dòng)態(tài)顯示的亮度比靜態(tài)顯示要差一些，所以在適當(dāng)提高驅(qū)動(dòng)電流，例如使用限流電阻，就應(yīng)略小于靜態(tài)顯示電路中的，或者使用緩沖驅(qū)動(dòng)芯片。也就是說，3 個(gè)輸入端對(duì)應(yīng) 8 個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)（000,001,010,011,100,101,110,111） ，對(duì)于每個(gè)輸入的數(shù)據(jù)，輸出端相應(yīng)位輸出低電平，其他 7 位輸出高電平。74HC138 的真值表如表 所示：H 代表高電平，L 代表低電平，X 代表不定的狀態(tài)。, 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)。從圖 25 中可以看出驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管總共用了 6 個(gè)單片機(jī) I/O口，其中三個(gè) I/O 口通過一片 74HC138 控制 74HC273 鎖存器的時(shí)鐘 CLK 來實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)碼管中的各段驅(qū)動(dòng)，另三個(gè) I/0 口通過控制另一片 74HC138 來實(shí)現(xiàn)對(duì) 8 個(gè)數(shù)碼管中的公共端驅(qū)動(dòng)；三極管 Q1——Q8 工作在開關(guān)狀態(tài)； 外部存儲(chǔ)器電路62256 是 32 K8 的高集成度的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，有 28 個(gè)引腳，采用單一+5V 電源供電，雙列直插式結(jié)構(gòu)。引腳功能和外部特性與 6264 基本相同，區(qū)別僅在于由于容量大，第 26 引腳為 A13 第 1 引腳為 A14。用 P0 和 P2 來拓展外部 ram（就是用 P0 和P2 與 62256 對(duì)應(yīng)的管教相連接），假設(shè) 接 WR, 接 RD, 接 CS,那么久可以確定外部 RAM 的一個(gè)地址，想往外部 RAM 的一個(gè)地址寫一個(gè)字節(jié)時(shí)，地址可以定為 XBYTE [0*8000],其中 WR,CS 為低，RD 為高，那就是（也就是 和 輸出了低電平，而 輸出了高電平，目的當(dāng)然是要選通 62256 并且向 62256 寫入數(shù)據(jù)），其它位的可以根據(jù)情況自己定（也就是其它位 ushism 不打緊，關(guān)鍵就是控制 wr，cs，rd 的那幾個(gè)位要符合選通，讀，寫的規(guī)定就可以了），現(xiàn)在我們向 62256 中寫個(gè) 26 進(jìn)去就可以使用這天語句：XBYTE [0*8000]= 26MCS51 單片機(jī)系統(tǒng)拓展時(shí)，一般使用 P0 口作為地址低 8 位（與數(shù)據(jù)口分時(shí)復(fù)用），而 P2 口作為地址高 8 位，它共有 16 跟地址總線，尋址空間為 64KB。由圖 27 所示。D11R25R26Q141 2U9A3 4U9B8910U11CR27VCCR30 Q15RSTR* PROTECTRAMWR 圖 27 存儲(chǔ)器寫保護(hù)電路原理圖 鍵盤輸入電路 圖 28 為鍵盤輸入電路，鍵盤電路使用一片 74HC138 擴(kuò)展 8 個(gè)按鍵。例如：若控制信號(hào) KSA、KSB、KSC 為 011，則 Y3為低電平，如果 K6 按鍵按下，結(jié)果 KSI 導(dǎo)通。學(xué)習(xí)機(jī)系統(tǒng)程序在單片機(jī)片內(nèi)，用戶程序在片外，通過自動(dòng)邏輯控制電路切換系統(tǒng)程序和用戶程序。