来源：国外电子元器件  作者：袁文菊 孙天泽 付晓江

    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。

    NAND Flash芯片的各种工作模式，如读、复位、编程等，都是通过命令字来进行 控制的。部分命令如表2所列。

    串行数据输入的命令80表示向芯片的IO8、IO7、IO6、IO5、IO4、IO3、IO2、IO1口发送0x80，此时除IO8为1外，其余IO口均为低电平。

    2．4 时序分析及驱动程序

    下面以表2中的读模式1为例分析该芯片的工作时序。由图3可知，CLE信号有效时通过IO口向命令寄存器发送命令00H。此时NAND Flash处于写状态，因此WE有铲，RE无效。发送命令后，接着发