武汉工程大学 刘芳 赵振华

    1 nand flash和nor flash

    闪存(flash memory)由于其具有非易失性、电可擦除性、可重复编程以及高密度、低功耗等特点，被广泛地应用于手机、mp3、数码相机、笔记本电脑等数据存储设备中。nand flash和nor flash是目前市场上两种主要的非易失闪存芯片。与nor flash相比，nand flash在容量、功耗、使用寿命等方面的优势使其成为高数据存储密度的理想解决方案。nor flash的传输效率很高，但写入和擦除速度较低；而nand flash以容量大、写速度快、芯片面积小、单元密度高、擦除速度快、成本低等特点，在非易失性类存储设备中显现出强劲的市场竞争力。

    结构：nor flash为并行，nand flash为串行。

    总线：nor flash为分离的地址线和数据线，而nandflash为复用的。

    尺寸：典型的nand flash尺寸为nor flash尺寸的1／8。

    坏块：nand器件中的坏块是随机分布的，需要对介质进行初始化扫描以发现坏块，并将坏块标记为不可用。

    位交换：nand flash中发生的次数要比nor flash多，建议使用nand闪存时，同时使用edc／ecc算法。

    使用方法：nor flash是可在芯片内执行(xip，execute in place)，应用程序可以直接在fiash闪存内运行，不必再把代码读到系统ram中；而nand flash则需i／o接口，因此使用时需要写入驱动程序。

    通过以上的分析和比较，nand flash更适合于大容量数据存储的嵌入式系统。本设计选用samsung公司生产的nand flash存储器芯片k9f1208作为存储介质，并应用在基于upsd3234a增强型8051单片机的嵌入式系统中。

    2 upsd3234a简介

    upsd3234a是由意法半导体公司生产的一款基于8052内核的增强型flash单片机，其结构如图1所示。该单片机包含1个带8032微控制器的flash psd、2块flash存储器、sram、通用i／o口可编程逻辑、管理监控功能，并可实现usb、i2c、adc、dac和pwm功能。其中，片内8032微控制器，带有2个标准异步通信口、3个16位定时／计数器、1个外部中断以及jtag isp接口(用于在系统编程)，一般应用于手持设备、家用电器等领域中。

    3 k9f1208介绍

    k9f1208是samsung公司生产的512 mb(64m×8位)nand flash存储器。该存储器的工作电压为2.7～3.6 v，内部存储结构为528字节×32页×4 096块，页大小为528字节，块大小为(16 kb+512字节)；可实现程序自动擦写、页程序、块擦除、智能的读／写和擦除操作，一次可以读／写或者擦除4页或者块的内容，内部有命令寄存器。如图2所示，该器件按功能可以划分为：存储阵列、输入／输出缓冲、命令寄存器、地址译码寄存器和控制逻辑产生。其中，命令寄存器用来确定外部设备对存储器进行操作的类型；地址译码寄存器用于保存被访问的地址并产生相应的译码选通信号。主设备通过8位i／o端口分时复用访问器件命令、地址和数据寄存器，完成对芯片内存储器的访问。

    4 k9f1208读／写和擦除操作的实现

    对于k9f1208的操作主要有页读取和页编程操作。图3是nand flash的标准页读取时序图。具体的页读取操作如下：发命令阶段，在片选信号ce有效的情况下，首先命令允许信号cle有效，此时写入信号we有效，芯片准备好信号r／b置高，表示准备好；同时向i／o口发送读操作命令(0x00或0x01)，表示是读操作。发地址阶段，此时片选有效，地址允许信号ale有效，写入信号we保持有效，连续发送4个地址字；k9f1208的地址寄存器接收到地址值后，r／b信号将维持“忙”一段时间，此后r／b变为准备好状态。最后是数据输出阶段，每次读有效信号置低有效时，将会输出一组数据。如此往复直到所有数据输出完毕。

    图4是nand flash的标准页编程时序图。具体的页编程操