PNX1501的NandFlash在线烧录系统解析

随着电子产品市场的不断扩大，闪存器无疑将获得极大的增长。这种增长在很大程度上取决于存储器的非易失性、低功耗、高密度和重量轻等特点。多项优点集于一身使得闪存器在移动电子和嵌入式领域中得到了极大的应用。而nand-Flash价格便宜量又足，性价比也很高，且十分轻便，抗震性也很不错，很适合用来做数码产品，现在的单片nandFlash芯片的存储容量已经可以做到4 GB。很难想像，在一个大小只有12×20×1.2mm的芯片里可以做到如此的容量。然而，由于Flash管脚多、体积小、一但使用后拆卸很不方便，因此，开发在线烧录系统也就成为嵌入式开发领域不可缺少的一步。
　　1 NandFlash简介
　　NOR和NAND是现在市场上两种主要的非易失闪存技术。Intel于1988年首先开发出NOR flash技术，彻底改变了原先由EPROM和EEPROM一统天下的局面。紧接着，1989年，东芝公司发表了NAND flash结构，该结构强调降低每比特的成本和提供更高的性能，且可象磁盘一样通过接口轻松升级。NandFlash作为高数据存储密度的理想解决方案，可以达到高存储密度，并且写入和擦除的速度也很快。而其应用NAND的困难在于flash的管理问题和需要特殊的系统接口，Nand-Flash器件使用复杂的I／O口来串行存取数据，各个产品或厂商的方法可能各不相同。它用8个引脚来传送控制、地址和数据信息。NandFlash的读、写操作采用512字节的块，这有点像硬盘管理的此类操作。这样，基于NandFlash的存储器就很自然地可以取代硬盘或其他块设备，因为它也可以对称为块的存储器单元块进行擦写和再编程。任何flash器件的写入操作只能在空或已擦除的单元内进行，所以，在大多数情况下，在进行写入操作之前必须先执行擦除（在NandFlash闪存中每个块的最大擦写次数是一百万次）。总而言之，现在市面上常见的优盘、MP3和MP4等数码设备的存储系统都是采用NandFlash存储芯片来实现的。
　　2 在线烧录系统构架
　　本文介绍的整个烧录系统由三部分组成，其中PC端通过PCI总线提供待烧录数据并负责控制PNX1051 DSP，而DSP则负责解析，以将上端PC传送的命令和数据通过控制GPIO管脚来控制NandFlash的通信时序以及烧录的实现。图1所示是该烧录系统的系统结构框图。
　　
　　PNX1501是飞利浦公司推出的一款音视频处理芯片，该芯片的工作主频为300 MHz，并带有丰富的通信接口，可支持DDR、SDRAM、Nand-Flash、NorFlash和IDE等，此外，它还有30多个GPIO脚可以作为普通IO对外围芯片进行控制。本系统只用于实现对NandFlash裸片的烧写，因而不使用其自带NandFlash接口，而采用GPIO直接控制，这样在时序和逻辑上更加灵活。DSP与计算机之间的通信通过PCI总线实现，此外，DSP外扩有32MB DDR，该NandFlash用GPIO0～GPIO7作为数据口，GPIO8～GPIO12作为控制信号脚。对于市场上的专用烧录器件而言，其烧录速度的瓶颈在于数据传输。目前，大多数烧录器的数据传输速度都很低且自身缓存很小。烧录过程中需要与PC频繁进行数据通信，故在烧录比较大的文件系统时，需要花费很长的时间，而且操作极为复杂，更主要的是不能在线烧写，一但制成成品而需要更新时，就必须将Flash芯片拆卸下来，而对于本系统而言，PCI的传输带宽可以达到133 MB／s，即使是很大的文件系统，也能很快传输完毕，此外，由于是在线烧录，不需要对Flash进行拆卸，因此，对于产品的更新极为方便。本系统中选用的HY27US08121M NandFlash为三星公司生产的一款64MB Flash，该器件的块擦除时间为2ms，页写入时间为0.5 ms，可以实现高速读写。