ARM存储器接口PPT课件

1、ARM嵌入式体系结构与接口技术嵌入式体系结构与接口技术第第9章章 存储器接口存储器接口第1页/共46页2 9.1 Flash ROM介绍 9.2 Nor Flash操作 9.3 NAND Flash操作 9.4 S3C2410X中Nand Flash控制器的操作 9.5 S3C2410X Nand Flash接口电路与程序设计 9.6 SDRAM芯片介绍 9.7 小结 9.8 思考与练习本章课程：本章课程：第2页/共46页3 Falsh器件的主要特点是在不加电的情况下能长期保持存储的信息。Flash Memory属于EEPROM(电擦除可编程只读存储器)类型。它既有ROM的特点，又有很高的存取

2、速度，而且易于擦除和重写，功耗很小。 Flash主要有两种类型：“或非NOR”和“与非NAND” Intel于1988年首先开发出NOR Flash技术 东芝公司1989年发表了NAND Flash结构 Nand Flash与Nor Flash对比： 1、接口对比 NOR Flash带有通用的SRAM接口，可以轻松地挂接在CPU的地址、数据总线上，对CPU的接口要求低。NOR Flash的特点是芯片内执行(XIP,eXecute In Place)，这样应用程序可以直接在Flash闪存内运行，不必再把代码读到系统RAM中。NAND Flash器件使用复杂的I/O口来串行地存取数据，8个引脚用来

3、传送控制、地址和数据信息。 9.1 Flash ROM介绍第3页/共46页4 2、容量和成本对比相比起NAND Flash来说，NOR Flash的容量要小，一般在132MByte左右 3、可靠性性对比NAND器件中的坏块是随机分布的，而坏块问题在NOR Flash上是不存在的 4、寿命对比NAND闪存中每个块的最大擦写次数是一百万次，而NOR的擦写次数是十万次 5、升级对比NOR Flash的升级较为麻烦，因为不同容量的NOR Flash的地址线需求不一样不同容量的NAND Flash的接口是固定的，所以升级简单 6、读写性能对比擦除NOR器件时是以64128KB的块进行的，执行一个写入/擦

4、除操作的时间约为为5s。擦除NAND器件是以832KB的块进行的,执行相同的操作最多只需要4ms。NOR的读速度比NAND稍快一些。9.1 Flash ROM介绍第4页/共46页5 9.2.1 SST39VF160芯片介绍 SST39VF160是一个1M16的CMOS多功能Flash器件 SST39VF160的工作电压为.7，单片存储容量为M字节，采用48脚TSOP封装，16位数据宽度。 SST39VF160引脚图 9.2 Nor Flash操作第5页/共46页6 SST39VF160的引脚功能描述如下表 9.2 Nor Flash操作第6页/共46页7 9.2.2 SST39VF160字编程

5、操作 1、执行3字节装载时序，用于解除软件数据保护 2、装载字地址和字数据 在字编程操作中，地址在CE#或WE#的下升沿（后产生下降沿的那个）锁存，数据在CE#或WE#的上升沿（先产生上升沿的那个）锁存。 3、执行内部编程操作该操作 在第4个WE#或CE#的上升沿出现（先产生上升沿的那个）之后启动编程操作。一旦启动将在20ms内完成。 9.2 Nor Flash操作第7页/共46页8 9.2.3 SST39VF160扇区/块擦除操作 扇区操作通过在最新一个总线周期内执行一个6字节的命令时序（扇区擦除命令30H和扇区地址SA）来启动。块擦除操作通过在最新一个总线周期内执行一个6字节的命令时序（块

6、擦除命令50H和块地址BA）来启动。 9.2 Nor Flash操作第8页/共46页9 9.2.4 SST39VF160芯片擦除操作 芯片擦除操作通过在最新一个总线周期内执行一个6字节的命令5555H地址处的芯片擦除命令10H时序来启动在第6个WE#或CE#的上升沿（先出现上升沿的那个）开始执行擦除操作，擦除过程中只有触发位或数据查询位的读操作有效 9.2 Nor Flash操作第9页/共46页10 9.2.5 SST39VF160与S3C2410X的接口电路 一片SST39VF160以16位的方式和S3C2410的接口电路： 9.2 Nor Flash操作第10页/共46页11 9.2.6

7、SST39VF160存储器的程序设计 1、字编程操作 从内存“DataPtr”地址的连续“WordCnt”个16位的数据写入SST39VF160的“ProgStart”地址 利用了数据查询位（DQ7）和查询位（DQ6）来判断编程操作是否完成 函数中用到的几个宏的定义如下： #define ROM_BASE 0 x00000000 #define CMD_ADDR0 *(volatile U16 *)(0 x5555*2+ROM_BASE) #define CMD_ADDR1 *(volatile U16 *)(0 x2aaa*2+ROM_BASE)9.2 Nor Flash操作第11页/共46

8、页12 9.2.6 SST39VF160存储器的程序设计 2、扇区擦除操作 SectorErase函数实现了一个扇区（扇区的开始地址为“sector”）的擦除工作 注意数据查询位（DQ7）在编程函数和擦除函数中的使用差别 9.2 Nor Flash操作第12页/共46页13 9.2.6 SST39VF160存储器的程序设计 3、读操作 FlashRead函数实现了从“ReadStart”位置，读取“Size”个字节的数据到“DataPtr”中。 void FlashRead(unsigned int ReadStart, unsigned short *DataPtr, unsigned in

9、t Size) int i;ReadStart += ROM_BASE;for(i=0; iSize/2; i+)*(DataPtr+i) = *(unsigned short *)ReadStart+i); 9.2 Nor Flash操作第13页/共46页14 9.3.1 K9F1280芯片介绍 常见的8位Nand Flash有三星公司的K9F1208、K9F1G08、K9F2G08等，K9F1208、K9F1G08、K9F2G08的数据页大小分别为512B、2kB、2kB。 K9F1208存储容量为64M字节，除此之外还有2048K字节的spare存储区。该器件采用TSSOP48封装，工作

10、电压。 K9F1208对528字节一页的写操作所需时间典型值是200s，而对16K字节一块的擦除操作典型仅需2ms。8位I/O端口采用地址、数据和命令复用的方法。这样既可减少引脚数，还可使接口电路简洁。 9.3 NAND Flash操作第14页/共46页15 9.3.1 K9F1280芯片介绍 管脚名称 描述I/O0 I/O7 数据输入输出 CLE命令锁存使能 ALE地址锁存使能CE#片选 RE#读使能 WE#写使能WP#写保护R/B#准备好/忙碌 输出 VCC电源(+2.7V3.6V) VSS地 N.C空管脚9.3 NAND Flash操作第15页/共46页16 9.3.1 K9F1280芯

11、片介绍 1block = 32page；1page = 528byte = 512byte(Main Area) + 16byte(Spare Area) 总容量为 = 4 096(block数量) 32(page/block) 512(byte/page) = 64MB Nand Flash以页为单位读写数据，而以块为单位擦除数据。 对Nand Flash的操作主要包括：读操作、擦除操作、写操作、坏块设别、坏块标识等。 9.3 NAND Flash操作第16页/共46页17 9.3.2 读操作过程 K9F1208的寻址分为4个cycle，分别是A0:7、A9:16、A17:24、A25 读操

12、作的过程为： 发送读取指令； 发送第1个cycle地址； 发送第2个cycle地址； 发送第3个cycle地址； 发送第4个cycle地址； 读取数据至页末 K9F1208提供了两个读指令：“0 x00”、“0 x01”。这两个指令区别在于“0 x00”可以将A8置为0，选中上半页；而“0 x01”可以将A8置为1，选中下半页 读操作的对象为一个页面，建议从页边界开始读写至页结束 9.3 NAND Flash操作第17页/共46页18 9.3.2 读操作过程 K9F1208读操作流程如图 9.3 NAND Flash操作第18页/共46页19 9.3.3 擦除操作过程 擦除的操作过程为： 发送

13、擦除指令“0 x60”； 发送第1个cycle地址（A9A16）； 发送第2个cycle地址（A17A24）； 发送第3个cycle地址（A25）； 发送擦除指令“0 xD0”； 发送查询状态命令字“0 x70”； 读取K9F1208的数据总线，判断I/O 6上的值或判断R/B线上的值，直到I/O 6 = 1或R/ = 1； 判断I/O 0是否为0，从而确定操作是否成功。0表示成功，1表示失败。 擦除的对象是一个数据块，即32个页面。 9.3 NAND Flash操作第19页/共46页20 9.3.3 擦除操作过程 K9F1208擦除操作流程图9.3 NAND Flash操作第20页/共46页

14、21 9.3.4 写操作过程 写入的操作过程为： 发送编程指令“0 x80”； 发送第1个cycle地址（A0A7）； 发送第2个cycle地址（A9A16）； 发送第3个cycle地址（A17A24）； 发送第4个cycle地址（A25）； 向K9F1208的数据总线发送一个扇区的数据； 发送编程指令“0 x10”； 发送查询状态命令字“0 x70”； 读取K9F1208的数据总线，判断I/O 6上的值或判断R/线上的值，直到I/O 6=1或R/ =1； 判断I/O 0是否为0，从而确定操作是否成功。0表示成功，1表示失败。 注意：写入的操作对象是一个页面。 9.3 NAND Flash操作

15、第21页/共46页22 9.3.4 写操作过程 K9F1208写操作流程图 9.3 NAND Flash操作第22页/共46页23 9.4.1 S3C2410X Nand Flash控制器概述 S3C2410 x 可以实现从NAND Flash启动和引导系统，在SDRAM上执行主程序代码。 S3C2410 x中的NAND Flash的特性有： 支持读/擦/编程NAND Flash存储器 支持自动引导模式：复位后，引导代码被送入Steppingstone，传送后，引导代码在Setppingstone中运行 具备硬件ECC产出模块 NAND Flash控制器工作机制9.4 S3C2410X中Nan

16、d Flash控制器的操作第23页/共46页24 9.4.2 S3C2410X Nand Flash控制器寄存器详解 配置寄存器NFCONF （地址0 x4E000000） 9.4 S3C2410X中Nand Flash控制器的操作第24页/共46页25 9.4.2 S3C2410X Nand Flash控制器寄存器详解 命令寄存器NFCMD（地址：0 x4e000004） 地址寄存器NFADDR（地址：0 x4E000008） 9.4 S3C2410X中Nand Flash控制器的操作第25页/共46页26 9.4.2 S3C2410X Nand Flash控制器寄存器详解 数据寄存器NFD

17、ATA（地址：0 x4E00000C） 状态寄存器NFSTAT（地址：0 x4E000010） 9.4 S3C2410X中Nand Flash控制器的操作第26页/共46页27 9.5.1 K9F1208和S3C2410X的接口电路 K9F1208和S3C2410X 的接口电路 9.5 S3C2410X Nand Flash接口电路与程序设计第27页/共46页28 9.5.2 S3C2410X NAND Flash寄存器设置 （1）控制器初始化时，需要使能控制器 设置UFCON的15为“1”。 （2）使能NAND Flash芯片 设置UFCON的11为“0”。 （3）通过NAND控制器向NAN

18、D Flash写入命令 设置NFCMD为要发送的命令。 （4）通过NAND控制器向NAND Flash写入地址 设置NFADDR为要发送的地址。 （5）通过NAND控制器向NAND Flash写入数据 设置NFDATA为要写入的数据。9.5 S3C2410X Nand Flash接口电路与程序设计第28页/共46页29 9.5.3 S3C2410X控制K9F1208的程序设计 实现向K9F1208的一个页面中写入0,1,2,3,4,5,6,7,8,9。然后读出数据，打印到串口终端。程序设计如下： 1、NAND Flash控制器相关寄存器及宏定义 2、主测试程序 3、K9F1208初始化函数 4

19、、K9F1208页面读函数 5、K9F1208页面写函数 6、K9F1208块擦除函数 7、调试与运行结果9.5 S3C2410X Nand Flash接口电路与程序设计第29页/共46页30 9.6.1 SDRAM介绍 SDRAM存储一个位的消息只需要一只晶体管，但是需要周期性地充电，才能使保存的信息不消失。 SDRAM的一个存储位单元结构如图 电容器的状态决定了这个 SDRAM单位的逻辑状态是 1还是0。一个充电的电容 器被认为是逻辑上的1， 而“空”的电容器则是0 。9.6 SDRAM芯片介绍第30页/共46页31 9.6.1 SDRAM介绍 SDRAM内部结构 示意图 9.6 SDRA

20、M芯片介绍第31页/共46页32 9.6.1 SDRAM介绍 SDRAM的读取过程： SDRAM的写入过程和读取过程基本一样，这里就不再详细介绍了 在SDRAM读取方式中，当一个读取周期结束后，和都必须失效，然后再进行一个回写过程才能进入到下一次的读取周期中。9.6 SDRAM芯片介绍第32页/共46页33 9.6.1 SDRAM介绍 与Flash存储器相比较，SDRAM不具有掉电保持数据的特性，但其存取速度大大高于Flash存储器，且具有读/写的属性，因此，SDRAM在系统中主要用作程序的运行空间，数据及堆栈区。当系统启动时，CPU首先从复位地址0 x0处读取启动代码，在完成系统的初始化后，

21、程序代码一般应调入SDRAM中运行，以提高系统的运行速度，同时，系统及用户堆栈、运行数据也都放在SDRAM中。 SDRAM的存储单元可以理解为一个电容，总是倾向于放电，为避免数据丢失，必须定时刷新（充电） 目前常用的SDRAM为8位/16位的数据宽度，工作电压一般为。主要的生产厂商为HYUNDAI、Winbond等9.6 SDRAM芯片介绍第33页/共46页34 9.6.2 HY57V561620的结构 HY57V561620存储容量为4M4bank16位（32M字节），工作电压为，常见封装为54脚TSOP，兼容LVTTL接口，支持自动刷新（Auto-Refresh）和自刷新（Self-Ref

22、resh），16位数据宽度9.6 SDRAM芯片介绍第34页/共46页35 9.6.2 HY57V561620的结构引脚名称CLK时钟CKE时钟使能 /CS片选 BA0,BA1组地址选择 A12A0地址总线/RAS行地址锁 /CAS存列地址锁/WE存写使能LDQM，UDQM数据I/O屏蔽DQ15DQ0数据总线VDD/VSS电源/地 VDDQ/VSSQ电源/地 NC未连接9.6 SDRAM芯片介绍第35页/共46页36 9.6.3 接口电路 采用的是利用两片16位的SDRAM构造成一片32位的SDRAM存储系统。9.6 SDRAM芯片介绍第36页/共46页37 9.6.3 接口电路 引脚描述如下

23、： nSRAS：SDRAM行地址选通信号 nSCAS：SDRAM列地址选通信号 nGCS6：SDRAM芯片选择信号 nWBE3:0：SDRAM数据屏蔽信号 SCLK01：SDRAM时钟信号 SCKE：SDRAM时钟允许信号 DATA0:31:32位数据信号 ADDR2:14:行列地址信号 ADDR25:24:bank选择线9.6 SDRAM芯片介绍第37页/共46页38 9.6.3 接口电路 HY57V561620的Bank选择线BAn与S3C2410X地址线的对应关系，依照表9-12选择连接。HY57V561620的Bank大小位64MB，总线宽度位16位，单个器件容量为256MB，存储空间配置为（4MB164BANK）2片。所以BANK地址对应A25:24 SDRAM Bank地址配置表 9.6 SDRAM芯片介绍第38页/共46页39 9.6.4 寄存器设置 1BWSCON寄存器 BWSCON寄存器主要用来设置外接存储器的总线宽度和等待状态 BWSCON寄存器在Bank6上的位定义 SDRAM（Bank6）采用32位总线宽度，因此，DW6=10，其他2位采用缺省值 9.6 SDRAM芯片介