大容量NANDFlash在多媒體手機(jī)中的應(yīng)用
1 引言
隨著手機(jī)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，多媒體手機(jī)逐漸成為市場(chǎng)的寵兒。因?yàn)橛写罅康亩嗝襟w數(shù)據(jù)，因此大容量存儲(chǔ)是多媒體手機(jī)所要解決的首要問(wèn)題。
NOR和NAND是現(xiàn)在市場(chǎng)上兩種主要的非易失閃存技術(shù)。NOR的特點(diǎn)是芯片內(nèi)執(zhí)行（XIP,eXecuteInPlace），這樣應(yīng)用程序可以直接在flash閃存內(nèi)運(yùn)行，不必再把代碼讀到系統(tǒng)RAM中。NOR的傳輸效率很高，在1~4MB的小容量時(shí)具有很高的成本效益，但是很低的寫(xiě)入和擦除速度大大影響了它的性能。NAND結(jié)構(gòu)能提供極高的單元密度，可以達(dá)到高存儲(chǔ)密度，并且寫(xiě)入和擦除的速度也很快，是大數(shù)據(jù)量存儲(chǔ)的最佳選擇。在選擇存儲(chǔ)方案的時(shí)候，設(shè)計(jì)師必須綜合考慮以下因素：
（1）NOR的讀速度比NAND稍快一些。
（2）NAND的寫(xiě)入速度比NOR快很多。
（3）NAND的4ms擦除速度遠(yuǎn)比NOR的5s快。
（4）大多數(shù)寫(xiě)入操作需要先進(jìn)行擦除操作。
（5）NAND的擦除單元更小，相應(yīng)的擦除電路更少。
（6）NAND閃存中每個(gè)塊的最大擦寫(xiě)次數(shù)是一百萬(wàn)次，而NOR的擦寫(xiě)次數(shù)是十萬(wàn)次。
此外，NAND的使用比NOR的使用復(fù)雜的多。在NOR器件上運(yùn)行代碼不需要任何的軟件支持，在NAND器件上進(jìn)行同樣操作時(shí)，通常需要驅(qū)動(dòng)程序，也就是內(nèi)存技術(shù)驅(qū)動(dòng)程序（MTD），NAND和NOR器件在進(jìn)行寫(xiě)入和擦除操作時(shí)都需要MTD.
使用NOR器件時(shí)所需要的MTD要相對(duì)少一些，許多廠商都提供用于NOR器件的更高級(jí)軟件，這其中包括M-SySTem的TrueFFS驅(qū)動(dòng)，該驅(qū)動(dòng)被WindRiverSystem、Microsoft、QNXSoftwareSystem、Symbian和Intel等廠商所采用。
2 TC58DDM82A1XBJ5在多媒體手機(jī)中的應(yīng)用
在多媒體手機(jī)中，TC58DDM82A1XBJ5主要用來(lái)存儲(chǔ)圖片、聲音文件等數(shù)據(jù)量較大的文件。
TC58DDM82A1XBJ5是Toshiba公司生產(chǎn)的256MbitsNANDEEPROM.工作電壓為2.7V~3.6V或者1.65V~1.95V.
存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)為528bytes×32pages×2048blocks.Page的大小為528Bytes,Block的大小為（16K+512）Bytes.
2.1 引腳排列和功能
NANDFlash采用高度復(fù)用的訪問(wèn)接口，該接口既作地址總線，又作數(shù)據(jù)總線和指令輸入接口。NANDFlash的的接口引腳主要分三類：數(shù)據(jù)引腳，控制引腳，狀態(tài)引腳。TC58DDM82A1XBJ5的數(shù)據(jù)引腳為8位，即I/O1~I/O8,用來(lái)輸入/輸出地址，數(shù)據(jù)和指令。有一個(gè)狀態(tài)引腳（RY/BY）用來(lái)表示芯片的狀態(tài)，當(dāng)芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)寫(xiě)入、擦除、隨機(jī)讀取的時(shí)候，其輸出電平為高，表明芯片正忙，否則輸出低電平。/WP引腳用來(lái)禁止獲允許對(duì)芯片進(jìn)行寫(xiě)入操作。當(dāng)其為低電平時(shí)禁止寫(xiě)操作，反之允許寫(xiě)操作?？刂埔_有6個(gè)，見(jiàn)引腳定義。
2.2 TC58DDM82A1與AD6528的連接
AD6528是AnalogDevicesInc.生產(chǎn)的Hermes系列GSM/GPRS處理器。AD6528采用DSP+MCU的雙核結(jié)構(gòu)，其中MCU采用的是ARM7,DSP部分選用了ADI自己的ADSP-218xDSP核。
2.3 TC58DDM82A1的操作方式
TC58DDM82A1的地址輸入、命令輸入、數(shù)據(jù)輸入輸出都是通過(guò)CLE、ALE、CE、WE、RE、RST、PRE1/PRE2引腳控制?？刂七壿嬋绫?所示：
表1 邏輯表
*1:/WP=0,則禁止TC58DDM82A1的Program和Erase操作TC58DDM82A1的各種工作模式，如讀、復(fù)位、編程等，都是通過(guò)命令字來(lái)進(jìn)行控制的。
2.4 TC58DDM82A1的時(shí)序分析及驅(qū)動(dòng)程序
可知，第一個(gè)周期，CLE信號(hào)有效時(shí)通過(guò)IO口向命令寄存器發(fā)送命令00H.此時(shí)NANDFlash處于寫(xiě)狀態(tài)，因此WE有效，RE無(wú)效。發(fā)送命令后，接著發(fā)送要讀的地址，該操作將占用WE的3個(gè)周期。注意，此時(shí)發(fā)送的是地址信息，因此CLE為低，而ALE為高電平。當(dāng)信息發(fā)送完畢后，不能立刻讀取數(shù)據(jù)，因?yàn)樾酒藭r(shí)處于BUSY（忙）狀態(tài)，需要等待2~20ms.之后，才能開(kāi)始真正的數(shù)據(jù)讀取。此時(shí)WE為高電平而處于無(wú)效狀態(tài)，同時(shí)CE片選信號(hào)也始終為低以表明選中該芯片。
完成ReadMode（1）的偽碼如下：
ReadMode1_Func（Cmd, Addr）
{
RE=1;
ALE = 0 ;
CLE = 1 ;
WE = 0 ;
CE=0;
SendCmd（Cmd）； // 向NAND 發(fā)送操作命令，此例中應(yīng)該是00H
WE = 1 ; / / NAND 取走命令
CE = 1 ;
CLE=0; // 發(fā)送命令結(jié)束
ALE=1; // 開(kāi)始發(fā)送起始地址
for（i=0;i<3;i++）
{
WE = 0 ;
CE=0;
SendAddr（Addr）；
WE=1; // 取走指令
CE=1;
} // 發(fā)送完所有地址
CE=1;
WE = 1 ;
ALE = 0 ;
Delay（2）；
while（BUSY）
Wait; // 判斷等待狀態(tài)是否結(jié)束
RE=0;
CE=0;
ReadData（Buf）； // 讀取數(shù)據(jù)到buffer
}
2.5 NANDFlashDiver的特殊功能
NANDFlash的訪問(wèn)是串行的，比較類似硬盤(pán)的存儲(chǔ)方式。NANDFlash必須有Driver的支持才能在手機(jī)使用。Driver除了提供對(duì)NANDFlash的Read,Program,Erase外，還應(yīng)該提供以下基本的功能：
BadBlockManagement
WearLevelingTreatment
ECC（ErrorCorrectCode）
NANDFlash是通過(guò)Driver分配的邏輯地址來(lái)進(jìn)行訪問(wèn)的。BadBlockManagement對(duì)壞塊不分配邏輯地址，這樣會(huì)形成連續(xù)的邏輯地址。WearLevelingTreatment避免對(duì)某一區(qū)域進(jìn)行大量的讀寫(xiě)操作，這樣就會(huì)延長(zhǎng)NANDFlash的使用時(shí)間。ECC主要完成讀寫(xiě)過(guò)程中的糾錯(cuò)，但是ECC只能對(duì)1bit的數(shù)據(jù)進(jìn)行糾錯(cuò)。
3 結(jié)語(yǔ)
在多媒體手機(jī)中NANDFlash主要用來(lái)存儲(chǔ)多媒體數(shù)據(jù)（圖片、語(yǔ)音文件等）。在實(shí)際應(yīng)用中不會(huì)對(duì)NANDFlash進(jìn)行頻繁的寫(xiě)入和擦除操作，而且多媒體數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)的完整性要求也不是很高，但是多媒體數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量較大。這些特征決定了使用NANDFlash來(lái)存儲(chǔ)多媒體數(shù)據(jù)是十分恰當(dāng)?shù)?，這也正是業(yè)界的通行做法。
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