大容量NANDFlashTC58DVG02A1FT00在嵌入式系统中的应用
发布时间:2007/4/23 0:00:00 访问次数:2138
摘要：随着嵌入式系统产品的发展，对存储设备的要求也日益增强。文章以东芝的NAND E2PROM器件TC58DVG02A1F00为例，阐述了NAND Flash的基本结构和使用方法，对比了NAND和NOR Flash的异同，介绍了容量NAND Flash在嵌入式系统中的应用方法，以及如何在Linux操作系统中加入对NAND Flash的支持。
关键词：嵌入式 NAND Flash Linux 内核 TC58DVG02A1F00
1 NAND和NOR flash
目前市场上的flash从结构上大体可以分为AND、NAND、NOR和DiNOR等几种。其中NOR和DiNOR的特点为相对电压低、随机读取快、功耗低、稳定性高，而NAND和AND的特点为容量大、回写速度快、芯片面积小。现在，NOR和NAND FLASH的应用最为广泛，在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards、MMC存储卡以及USB闪盘存储器市场都占用较大的份额。
NOR的特点是可在芯片内执行（XIP，eXecute In Place），这样应该程序可以直接在flash内存内运行，不必再把代码读到系统RAM中。NOR的传输效率很高，但写入和探险速度较低。而NAND结构能提供极高的单元密度，并且写入和擦除的速度也很快，是高数据存储密度的最佳选择。这两种结构性能上的异同步如下：
*NOR的读速度比NAND稍快一些。
*NAND的写入速度比NOR快很多。
*NAND的擦除速度远比NOR快。
*NAND的擦除单元更小，相应的擦除电路也更加简单。
*NAND闪存中每个块的最大擦写次数量否万次，而NOR的擦写次数是十万次。
此外，NAND的实际应用方式要比NOR复杂得多。NOR可以直接使用，并在上面直接运行代码。而NAND需要I/O接口，因此使用时需要驱动程序。不过当今流行的操作系统对NAND Flash都有支持，如风河（拥有VxWorks系统）、微软（拥有WinCE系统）等公司都采用了TrueFFS驱动，此外，Linux内核也提供了对NAND Flash的支持。
2 大容量存储器TC58DCG02A1FT00
2．1 引脚排列和功能
TC58DVG02A 1FT00是Toshiba公司生产的1Gbit(128M×8Bit)CMOS NAND E2PROM，它的工作电压为3.3V，内部存储结构为528 bytes×32pages×8192blocks。而大小为528字节，块大小为（16k+512）字节。其管脚排列如图1所示。各主要引脚如下：
I/O1~I/O8：8个I/O口；
CE：片选信号，低电平有效；
WE：写使能信号，低电平有效；
RE：读使能信号，低电平有效；
CLE：命令使能信号；
ALE：地址使能信号；
WP：写保护信号，低电平有效；
RY/BY：高电平时为READY信号，低电平时为BUSY信号。
2．2 与ARM处理器的连接
当前嵌入式领域的主流处理器当属ARM。图2是以ARM7处理器为例给出的NAND Flash与ARM处理器的一般连接方法。如前所述，与NOR Flash不同，NAND Flash需要驱动程序才能正常工作。
图中PB4，PB5，PB6是ARM处理器的GPIO口，可用来控制NAND Flash的片选信号。CS1是处理器的片选信号，低电平有效。IORD、IOWR分别是处理器的读、写信号，低电平有效。写保护信号在本电路中没有连接。
2．3 具体操作
地址输入，命令输入以及数据的输入输出，都是通过NAND Flash的CLE、ALE、CE、WE、RE引脚控制的。具体方式如表1所列。
表1 逻辑表
表1 逻辑表
| CLE | ALE | CE | WE | RE | |||||||||||||||||||||||||
| 命令输入 | 1 | 0 | 0 | 时钟上升沿 | 1 | ||||||||||||||||||||||||
| 数据输入 | 0 | 0 | 0 | 时钟上升沿 | 1 | ||||||||||||||||||||||||
| 地址输入 | 0 | 1 | 0 | 时钟上升沿 | 1 | ||||||||||||||||||||||||
| 串行数据输出 | 0 |
摘要：随着嵌入式系统产品的发展，对存储设备的要求也日益增强。文章以东芝的NAND E2PROM器件TC58DVG02A1F00为例，阐述了NAND Flash的基本结构和使用方法，对比了NAND和NOR Flash的异同，介绍了容量NAND Flash在嵌入式系统中的应用方法，以及如何在Linux操作系统中加入对NAND Flash的支持。 关键词：嵌入式 NAND Flash Linux 内核 TC58DVG02A1F00 1 NAND和NOR flash 目前市场上的flash从结构上大体可以分为AND、NAND、NOR和DiNOR等几种。其中NOR和DiNOR的特点为相对电压低、随机读取快、功耗低、稳定性高，而NAND和AND的特点为容量大、回写速度快、芯片面积小。现在，NOR和NAND FLASH的应用最为广泛，在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards、MMC存储卡以及USB闪盘存储器市场都占用较大的份额。 NOR的特点是可在芯片内执行（XIP，eXecute In Place），这样应该程序可以直接在flash内存内运行，不必再把代码读到系统RAM中。NOR的传输效率很高，但写入和探险速度较低。而NAND结构能提供极高的单元密度，并且写入和擦除的速度也很快，是高数据存储密度的最佳选择。这两种结构性能上的异同步如下： *NOR的读速度比NAND稍快一些。 *NAND的写入速度比NOR快很多。 *NAND的擦除速度远比NOR快。 *NAND的擦除单元更小，相应的擦除电路也更加简单。 *NAND闪存中每个块的最大擦写次数量否万次，而NOR的擦写次数是十万次。 此外，NAND的实际应用方式要比NOR复杂得多。NOR可以直接使用，并在上面直接运行代码。而NAND需要I/O接口，因此使用时需要驱动程序。不过当今流行的操作系统对NAND Flash都有支持，如风河（拥有VxWorks系统）、微软（拥有WinCE系统）等公司都采用了TrueFFS驱动，此外，Linux内核也提供了对NAND Flash的支持。 2 大容量存储器TC58DCG02A1FT00 2．1 引脚排列和功能 TC58DVG02A 1FT00是Toshiba公司生产的1Gbit(128M×8Bit)CMOS NAND E2PROM，它的工作电压为3.3V，内部存储结构为528 bytes×32pages×8192blocks。而大小为528字节，块大小为（16k+512）字节。其管脚排列如图1所示。各主要引脚如下： I/O1~I/O8：8个I/O口； CE：片选信号，低电平有效； WE：写使能信号，低电平有效； RE：读使能信号，低电平有效； CLE：命令使能信号； ALE：地址使能信号； WP：写保护信号，低电平有效； RY/BY：高电平时为READY信号，低电平时为BUSY信号。 2．2 与ARM处理器的连接 当前嵌入式领域的主流处理器当属ARM。图2是以ARM7处理器为例给出的NAND Flash与ARM处理器的一般连接方法。如前所述，与NOR Flash不同，NAND Flash需要驱动程序才能正常工作。 图中PB4，PB5，PB6是ARM处理器的GPIO口，可用来控制NAND Flash的片选信号。CS1是处理器的片选信号，低电平有效。IORD、IOWR分别是处理器的读、写信号，低电平有效。写保护信号在本电路中没有连接。 2．3 具体操作 地址输入，命令输入以及数据的输入输出，都是通过NAND Flash的CLE、ALE、CE、WE、RE引脚控制的。具体方式如表1所列。 表1 逻辑表
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