摘 要： 新型超大容量" title="超大容量">超大容量Flash存儲(chǔ)器K9F2G08U0M的基本組織結(jié)構(gòu)，給出了存儲(chǔ)器與C8051F020單片機(jī)外部存儲(chǔ)器接口" title="存儲(chǔ)器接口">存儲(chǔ)器接口(EMIF)的硬件連接方式以及存儲(chǔ)器的主要操作流程和部分C語(yǔ)言代碼,。

關(guān)鍵詞： K9F2G08U0M 外部存儲(chǔ)器接口? 管道通徑儀

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閃存(Flash Memory)是一種可以進(jìn)行電擦寫(xiě)并且掉電后信息不丟失(非易失,，Non-Volatile)的存儲(chǔ)器，具有功耗低,、擦寫(xiě)速度快等特點(diǎn),，被廣泛應(yīng)用于外部存儲(chǔ)領(lǐng)域。
管道運(yùn)輸作為當(dāng)前油氣資源的主要輸送手段,，其運(yùn)行安全性受到越來(lái)越多的重視,。由于不同的要求使得鋪設(shè)的管道直徑不盡相同，并且管道在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中也會(huì)存在各種變形,，這對(duì)管道缺陷檢測(cè)器的運(yùn)行有相當(dāng)大的影響,，容易造成卡死等后果。通徑儀就是鑒于此研制的記錄管徑變動(dòng)情況的儀器,。一般情況下,，通徑儀連續(xù)運(yùn)行幾百公里，相應(yīng)記錄的數(shù)據(jù)將達(dá)到上百兆字節(jié),。32MB,、64MB的閃存已經(jīng)不能滿足需求,。因此選用了Samsung公司開(kāi)發(fā)的K9F2G08U0M，其單片容量高達(dá)264MB,，可滿足工程需求,。
本文將介紹該存儲(chǔ)器的主要性能及其在管道通徑儀中的應(yīng)用。
1 K9F2G08U0M存儲(chǔ)器簡(jiǎn)介
從接口角度看,，雖然K9F2G08U0M的容量和尋址范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)常見(jiàn)單片機(jī)的容量和尋址范圍,，但由于芯片上的寫(xiě)控制器能自動(dòng)控制所有編程和擦除功能，提供必要的重復(fù)脈沖,、內(nèi)部確認(rèn)和數(shù)據(jù)空間，而且只通過(guò)I/O" title="I/O">I/O接口接收單片機(jī)的命令和數(shù)據(jù)而不需要地址線,，因此實(shí)際操作起來(lái)非常方便,。另外芯片是通過(guò)“與非”單元結(jié)構(gòu)增大容量，所以沒(méi)有因此而削弱自身性能,；芯片具有獨(dú)立的1頁(yè)大小的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和緩存存儲(chǔ)器,，因此可以在0.2ms內(nèi)完成2112B的頁(yè)編程操作，在2ms內(nèi)完成128KB的塊擦除操作,，同時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)能以30ns/B的速度讀出,。
整個(gè)存儲(chǔ)區(qū)被分為2 048個(gè)相互獨(dú)立的塊，可從邏輯上和物理上對(duì)塊的組織結(jié)構(gòu)分類,。
圖1為塊的邏輯結(jié)構(gòu),，每個(gè)塊分為64頁(yè)，每頁(yè)為2 112B(2 048B+額外存儲(chǔ)區(qū)的64B),。芯片通過(guò)頁(yè)地址和頁(yè)內(nèi)字節(jié)地址訪問(wèn)每一個(gè)字節(jié),。通常頁(yè)地址稱為行地址" title="行地址">行地址，而頁(yè)內(nèi)字節(jié)地址稱為列地址,，即264MB=2048塊×64頁(yè)/塊×2112字節(jié)/頁(yè)=2¹⁷行×2112列,。因此，行地址需要3個(gè)字節(jié),，列地址2個(gè)字節(jié),，輸入順序如表1所示。

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下面是按頁(yè)讀操作函數(shù)的C語(yǔ)言代碼,。
sbit RdyorBsy=P0^0,；
unsigned char xdata?* data pK9F；
void PageRead(unsigned int ColAdd,，unsigned long
RowAdd，unsigned int len)
{
unsigned int i=0,；
unsigned char ColTemp,，RowTemp；
ColTemp=(unsigned char)(ColAdd>>8),；
RowTemp=(unsigned char)(RowAdd>>16),；
ColTemp &=0x0F；
RowTemp &=0x01,；

pK9F=0x8002,；
?* pK9F=0x00；
pK9F=0x8001,；
?* pK9F=(unsigned char)(ColAdd),；
?* pK9F=ColTemp；
?* pK9F=(unsigned char)(RowAdd),；
?* pK9F=(unsigned char)(RowAdd>>8),；
?* pK9F=RowTemp；
?pK9F=0x8002,；
?* pK9F=0x30,；

while(RdyorBsy)；
while(!RdyorBsy),；
pK9F=0x8000,；
for(i=0；i??OutputData[i]= * pK9F,；
}
3.2 頁(yè)編程
向器件寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)先將數(shù)據(jù)寫(xiě)入數(shù)據(jù)寄存器中,，器件寫(xiě)入操作是基于頁(yè)進(jìn)行的，同時(shí)允許在一個(gè)頁(yè)編程周期內(nèi)對(duì)一頁(yè)內(nèi)的連續(xù)部分編程,。若不進(jìn)行擦除,，則對(duì)同一頁(yè)的連續(xù)部分編程不能超過(guò)4次。
器件支持在1頁(yè)范圍內(nèi)的隨機(jī)數(shù)據(jù)輸入,，由隨機(jī)輸入命令碼85H啟動(dòng),，如圖6中虛線框內(nèi)部分所示，在1頁(yè)范圍內(nèi)可以啟動(dòng)任意多次隨機(jī)輸入操作,。數(shù)據(jù)輸入完畢后,，寫(xiě)入頁(yè)編程確認(rèn)命令10H，將數(shù)據(jù)寄存器中的內(nèi)容寫(xiě)入存儲(chǔ)區(qū),。寫(xiě)入完成后,，需要讀狀態(tài)寄存器" title="狀態(tài)寄存器">狀態(tài)寄存器(通過(guò)寫(xiě)入70H實(shí)現(xiàn))判斷操作是否成功。若未能成功寫(xiě)入,，應(yīng)將當(dāng)前塊聲明為壞塊,，并進(jìn)行塊數(shù)據(jù)替換操作，以保證整個(gè)系統(tǒng)的可靠性,。
此外應(yīng)注意,，同一塊內(nèi)頁(yè)編程時(shí)必須從地址最低的頁(yè)開(kāi)始向高地址的頁(yè)依次編程，頁(yè)地址隨機(jī)的頁(yè)編程是被禁止的,。
下面是頁(yè)編程子函數(shù)的C語(yǔ)言代碼,。

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unsigned char PageWrite(unsigned int ColAdd，unsigned long
RowAdd)
{
unsigned int data i=0,；
unsigned char data Status=0,；
unsigned char data ColTemp，RowTemp,；

ColTemp=(unsigned char)(ColAdd>>8),；
RowTemp=(unsigned char)(RowAdd>>16)；
ColTemp &=0x0F,；
RowTemp &=0x01,；

pK9F=0x8002；
?* pK9F=0x80,；
pK9F=0x8001,；
?* pK9F=(unsigned char)(ColAdd)；
?* pK9F=ColTemp,；
?* pK9F=(unsigned char)(RowAdd),；
?* pK9F=(unsigned char)(RowAdd>>8)；
?* pK9F=RowTemp,；
pK9F=0x8000,；
for(i=0,；i<2112；i++)
??* pK9F=InputData[i],；
pK9F=0x8002,；
? * pK9F=0x10；

while(RdyorBsy),；
while(!RdyorBsy),；

pK9F=0x8002；
?* pK9F=0x70,；
pK9F=0x8000,；
Status=* pK9F；
Status &=0x01,；
return (Status),；
}
3.3 塊擦除
擦除操作以塊為單位進(jìn)行，由于器件分為2 048塊,，因此輸入的地址碼中只有A18~A2的11位有效,，其余位將被忽略。通過(guò)輸入確認(rèn)命令碼來(lái)啟動(dòng)擦除以防止誤操作,。塊擦除流程如圖7所示,。同頁(yè)編程操作類似，擦除完畢后也應(yīng)該讀狀態(tài)寄存器并處理返回結(jié)果,。

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需要注意的是，該操作只能在同一塊內(nèi)進(jìn)行,，因此在多塊數(shù)據(jù)寫(xiě)入時(shí)需要注意每塊的最后一頁(yè),。若系統(tǒng)僅僅通過(guò)芯片的Ready/Busy引腳監(jiān)測(cè)編程進(jìn)度，則最后一頁(yè)的寫(xiě)入操作應(yīng)該由頁(yè)編程命令10H啟動(dòng),。另外也可以通過(guò)讀狀態(tài)寄存器中的I/O 5位來(lái)判斷,。
K9F2G08U0M是一種新型的超大容量Flash存儲(chǔ)器，以其非易失,、功耗低,、操作簡(jiǎn)單而在單片嵌入式系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。本文在管道通徑儀的開(kāi)發(fā)過(guò)程中,，根據(jù)對(duì)外部存儲(chǔ)器接口的深入理解,，將存儲(chǔ)器芯片的兩個(gè)控制線ALE和CLE用作地址線，使得對(duì)存儲(chǔ)器的操作更簡(jiǎn)捷高效,。文中的程序已經(jīng)過(guò)實(shí)際驗(yàn)證,，限于篇幅，只給出按頁(yè)讀和頁(yè)編程部分的代碼,。
參考文獻(xiàn)
[1] K9F2G08U0M數(shù)據(jù)手冊(cè).SAMSUNG Electronics CO.,，LTD，2005.
[2] 潘琢金譯.C8051F020數(shù)據(jù)手冊(cè).Silicon Laboratories,，2005.