大容量存储器K9K8G08U0A及其在定点垂直升降剖面测量系统中的应用.docx

1、海洋技术OCEANTECHNOLOGY大容量存储器K9K8G08U0A及其在定点垂直升降剖面测量系统中的应用徐良波，朱旭，彭荆明(中国船舶重工集团公司第七一O研究所，湖北宜昌443003)摘要:介绍了新型大容量存储器K9K8G08U0A的基本组织结构,重点讲述了存储器与ATmegal28L单片机外部存储器接口的硬件连接方式以及存储器的主要操作流程和部分C语言代码。关键词：K9K8G08U0A;ATmegal28L;大容量存储器中图分类号：P71;TP333文献标识码：B文章编号：1003-2029(2008)04-0025-04闪存是一种可以进行电擦写并且掉电后信息不丢失的存储器,具有功耗低、

2、擦写速度快等特点,被广泛应用于外部存储领域。在海洋环境监测和资源调查中，经常需要对海洋动力环境进行长期、定点、实时、立体监测，希望可以在恶劣环境下实现无人值守的全天候长期连续定点观测，定点垂直升降剖面测量系统就是鉴于此研制的记录海洋动力环境参数的仪器。由于系统连续工作时间长达1a,测量数据存储容量较大，按每天工作四个剖面、采样频率1次/m,测量行程1400m,200字节的测星数据计算，一年数据存储容量大于817MB,小容量的存储器已不能满足使用要求。因此选用Samsung公司开发的超大容量存储器K9K8GO8UOA,容量大、功耗低,地址、数据、命令统一通过数据线输入，硬件接口简单，使用方便,可

3、很好地满足工程使用要求。本文将介绍该存储器的主要性能及其在定点垂直升降剖面测量系统中的应用。1K9K8G08U0A存储器简介超大容量存储器K9K8GO8UOA采用2.73.6V供电，容量为1G字节。虽然该FLASH的容量远远超过普通FLASH,但该FLASH的硬件接口却比较简单，数据、地址和命令统一的I/O口传送，可以在200”内完成页编程操作，在1.5ms内完成块擦除操作，同时数据寄存器中的单个字节的数据可以在25ns内读出。整个存储区被分为8192个相对独立的块，每块分为64员,每页为2112字节。单片机通过列地址和行地址访问每一个字节。地址码格式表如表1所示，开始两个字节为列地址，后三个

4、字节为行地址,*L表示相应的位应该为0o收稿日期：2008-06-15基金项目：“十一五”863重大专项课题资助(2006AA09A308)o表1地址格式码1/00I/O11/02I/O31/041/051/06I/O71stCycleAoAlA?a3A4A5A72ndCycleN&A10An*L*L*LL3rdCycleA|2A13A4a15A6A17A8A194thCycleAjoAArA23A24A；A旭5thCycleA*A29A30*LLL*LL2硬件接口设计定点垂直升降剖面测量系统是一种具备自动升降功能的锚系剖面观测系统，测量平台可沿系留钢索任意移动、进行剖面数据的循环采集，并将C

5、TD、海流计的测量结果存储在大容量存储器中。在该系统中，单片机选用Atmel公司的ATmegal28Lo单片机ATmegal28L与存储器K9K8G08U0A的硬件接口如图1所示。存储器K9K8G08U0A的读写控制线与单片机ATmegal28L的读写信号线相连,1/00-1/07与单片机ATmegal28L的数据线相连,CE,ALE,CLE分别与地址线A11,A9,A8相连，单片机ATmegal28通过不同的地址向存储器中写入地址、命令和数据信息，大大简化了对K9K8G08U0A进行擦除、写入和读取操作的程序代码。3软件设计本系统采用c语言编程，提高了开发速度，并降低了维护难度。首先,根据图

6、1的接口电路，可以对地址、命令和数据地址作如下定义：#defineFlashCommand(unsignedchar*)0x8100#defineFlashAddressALE(unsignedchar*)0x8200#defineFlashAddress(unsignedchar*)0x8000其中,FlashCommand为Flash命令写入地址，对该地址的操作表示相应的命令被写入FLASH的内部寄存器，FlashAddressALE为字节单元地址，对该地址的操作表示字节单元的地址被锁存到相应的内部寄存器,FlashAddress地址与读写信号共同作用，实现FLASH数据的读写操作。下面分

7、别介绍存储器芯片K9K8GO8U0A的几种主要操作。3.1按页读操作U14PBO10CLKSCL癸CLKSDA还n的女1疝i亦F-RUSY29JHDN30PM31PE32RSTMCU20RXDO2+33VR2L|PBO(SS)PBl(SCK)PB2(MOSDPB3(MISO)PB4(OCO)PB5(OC1A)PB6(OC1B)PB7(OC2/OC1C)TOSC2/PG3TOSC1/1PG4PD0(SCI71NTO)PDl(SDAZINTl)PD2(RSD1/INT2)PD3(TXD1/INT3)PD4(IC1)PD5(XCK1)PD6(T1)PD7(T2)PEOfRXDO/PDQPE1(TXD

8、O/PDO)PE2(XCK0/AIN0)PE3(OC3A/AIN1)PE4(OC3B/INT4)PE5(OC3CZINT5)PE6(T3/INT6)PE7(IC3/INT7)PG0(wTr)PG1(RD*)PG2(ALE)RESETPEN-PA0(AD0)PAl(ADl)PA2(AD2)PA3(AD3)PA4(AD4)PA5(AD5)PA6(AD6)PA7(AD7)PC0(A8)PC1(A9)PC2(A10)PC3(A11)PC4(A12)PC5(A13)PC6(A14)PC7(A15)PF7(ADC7/TDI)PF6(ADC6/TDO)PF5(ADC5rTMS)PF4(ADC4/TCK)PF

9、3(ADC3)PF2(ADC2)PFl(ADCl)PF0(ADC0)51ADO/I5011DIy49AD2y4OD3y47Ab446AD5y45AD6/44Al)7_XG17.3728M3C82FTc83冗22PTdGN0T22PXTAL2XTAL1DDDATme即1128L-8A137AQ38A139A240A341A447A5A8DGND1355MCUlDO56MCUTMS51MCUtcK项ADC359ADC26054MCUTD161ADCf)渭A8A917WR#IB12：6浅.10KC122216462122_一C76.-611r104HDGND(Jx2C8OC81104104VCCVC

10、CAVCCAREFncncncncncncr/brecencncvccvssncncclealewewpncncncncncNCNCNCNCI/07I/06I/05I/04NCNCNCVCCVSSNCNCNCI/03V02I/011/00NCNCNCNCK9K8GO8U0A484746454443a1)7AD63VNDbADIAu图1ATmegal28L与K9K8G08U0A接口电路K9K8GO8U0A中有一个2U2B即1页大小的数据寄存器，存储器的读操作以1页为基本单元进行的。如图2所示,写入30H后，行地址所指定的页中的数据将传输到数据寄存器中，然后在RD#脉冲的作用下，从指定的列地址开始

11、连续读到该页末尾。图2按页读操作流程下面是按页读操作的C语言代码,ColAdd为页内地址,RowAdd为页面地址Jen为读取数据个数，数据读入全局数组Data忡。voidReadFlash(unsignedintCoJAdd,unsignedlongRowAdd,unsignedintlen)unsignedinti=0;unsignedcharColTemp,RowTemp;ColTemp=(unsignedchar)(ColAdd8);RowTemp=(unsignedchar)(RowAdd16);ColTemp&=OxOF;RowTemp&=0x01;* FlashCommand=0x

12、00;* FlashAddressALE=(unsignedchar)(ColAdd);* FlashAddressALE=ColTemp;*FlashAddressALE=(unsignedchar)(RowAdd);*FlashAddressALE=(unsignedchar)(RowAdd8);* HashAddressALE=RowTemp;* FlashCommand=0x30;whi)e(PIND&0xl0);while(!(PIND&OxlO);for(i=l;ilen;i+)Datai-1=*FlashAddress;3.2页编程图3按页编程流程for(i=l;i=2112;i

13、+)*FlashAddress=Datai-1;*FlashCommand=0x10;while(PIND&0xl0);while(!(PIND&OxlO);*FlashCommand=0x70;Status=*FlashAddress;Status&=0x01;return(Status);)3.3块擦除擦除操作以块为单位进行,由于器件分为8192块，因此输人的地址码中只有A18A30的13位有效，其余位将被忽略。通过输人确认命令码来启动擦除以防止误操作。块擦除流程如图4所示。同页编程操作类似，擦除完毕后也应该读状态寄存器并处理返回结果。向器件写入数据时先将数据写入数据寄存器中,器件写入操作

14、是基于页进行的，同时允许在一个页编程周期内对一页内的连续部分编程。器件支持在1页范围内的随机数据输入，如图3中所示，数据输人完毕后,写人页编程确认命令10H,将数据寄存器中的内容写入存储区。写人完成后，需要读状态寄存器判断操作是否成功。如未能成功写入，应将当前块声明为坏块，并进行块数据替换操作，以保证整个系统的可靠性。此外应注意，同一块内页编程时必须从地址最低的页开始向高地址的页依次编程，页地址随机的页编程是被禁止的。下面是按页读操作的C语言代码,ColAdd为页内地址，RowAdd为页地址，全局数组Data。的数据被写入FLASH中。unsignedcharPageWrite(unsigne

15、dintColAdd,unsignedlongRowAdd)(unsignedinti=0;unsignedcharStatus=0;unsignedcharColTemp,RowTemp;ColTemp=(unsignedchar)(ColAdd8);RowTemp=(unsignedchar)(RowAdd16);ColTemp&=OxOF;RowTemp&=0x01;*FlashComniand=0x80;*FlashAddressALE=(unsignedchar)(ColAdd);* FlashAddressALE=ColTemp;.*FlashAddressALE=(unsigne

16、dchar)(RowAdd);FlashAddressALE=(unsignedchar)(RowAdd8);* ElashAddressALE=RowTemp;图4块擦除操作流程下面是按块擦除操作的C语言代码,Block为1-8192,Status为0时擦除正常，否则错误。unsignedcharPageErase(unsignedintBlock)(unsignedlongRowAdd;unsignedcharStatus=O;unsignedcharRowTemp;RowAdd=(Block-1)*64；RowTemp=(unsignedchar)(RowAdd16);RowTemp&=

17、0x01;*FlashCommand=0x60;FlashAddressALE=(unsignedchar)(RowAdd&OxcO);* FlashAddressALE=(unsignedchar)(RowAdd8);* FlashAddressALE=RowTemp;*FlashCommand=OxDO;while(PIND&0%10);判断pD4while(!(PIND&OxlO);*FlashCommand=0x70;Status=*FlashAddress;Status&=0x01;retum(Status);其非易失、功耗低、操作简单而在单片嵌人式系统中得到广泛应用。本文在定点垂直

18、升降剖面测量系统的开发过程中,根据对外部存储器接口的深入理解，将存储器芯片的两个控制线ALE和CLE用作地址线，使得对存储器的操作更简捷高效。文中的程序已经过实际验证，限于篇幅，只给出按页读、块擦除和页编程部分的代码。4结语K9K8G08U0A是一种新型的超大容量Flash存储器，以参考文献：flEXCELL2ULOWPOWERCTDOPERATIONMANUALVERSION1.5FIRMWAREVERSION2.0FALMOUTHSCIENTIFIC,INC,2005.2 MAVSTOperationsManualVersion4.6NobskaDevelopmentCorporationJanuary11,2006.3 High-performance,Low-powerAVR(R)8-bitMicrocontrollerDatasheetAtmelCorporation,200