基于NAND Flash的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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由以上分析可以看出，Flash存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的過程由寫地址命令、數(shù)據(jù)傳輸以及Flash編程階段組成。為提高系統(tǒng)整體的存儲(chǔ)速度，減少系統(tǒng)等待時(shí)間，根據(jù)NAND Flash存儲(chǔ)器的特點(diǎn)，借鑒時(shí)分多路復(fù)用技術(shù)，設(shè)計(jì)了Flash存儲(chǔ)陣列，即利用上一片F(xiàn)lash的編程時(shí)間對(duì)下一片F(xiàn)lash
進(jìn)行操作，將數(shù)據(jù)加載到該片數(shù)據(jù)寄存器中，以此類推實(shí)現(xiàn)四級(jí)的流水線。這樣整個(gè)系統(tǒng)每個(gè)時(shí)刻都能對(duì)Flash加載數(shù)據(jù)，保證了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的連續(xù)性。
時(shí)分多路復(fù)用(Time Division Multiplexing，TDM)是按傳輸信號(hào)的時(shí)間進(jìn)行分割的，它使不同的信號(hào)在不同的時(shí)間內(nèi)傳送，將整個(gè)傳輸時(shí)間分為許多時(shí)間間隔，每個(gè)時(shí)間片被一路信號(hào)占用，這樣既可以保證各傳輸信號(hào)的相互獨(dú)立，又提高了系統(tǒng)的傳輸效率。借鑒該原理，可以將Flash的編程時(shí)間看成一個(gè)固定的時(shí)間段，將這個(gè)時(shí)間段分成4個(gè)時(shí)間片，在這4個(gè)時(shí)間片上分別對(duì)Flash陣列的一個(gè)模塊中的4個(gè)Flash加載數(shù)據(jù)，輸入存儲(chǔ)系統(tǒng)的高速數(shù)據(jù)流看作是以傳輸一組數(shù)據(jù)所需時(shí)間的一個(gè)時(shí)間片。
具體的操作如下：首先加載數(shù)據(jù)到第1片F(xiàn)lash存儲(chǔ)器中，該Flash進(jìn)入編程狀態(tài)；在第1片F(xiàn)lash的編程時(shí)段內(nèi)，對(duì)第2片F(xiàn)lash進(jìn)行數(shù)據(jù)加載操作；當(dāng)?shù)?片進(jìn)入編程狀態(tài)時(shí)，再對(duì)第3片進(jìn)行數(shù)據(jù)加載操作；依次執(zhí)行下去，待一次整體操作完成后4片F(xiàn)lash都已加載完數(shù)據(jù)。此時(shí)，第1片F(xiàn)lash的編程已經(jīng)完成，處于準(zhǔn)備就緒狀態(tài)，可以寫入新的數(shù)據(jù)，由此可以等效為Flash存儲(chǔ)器的編程時(shí)間為0。這樣就可以實(shí)現(xiàn)Flash陣列的連續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，提高系統(tǒng)的整體速度。
多片F(xiàn)lash時(shí)分多路復(fù)用式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)原理如圖3所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/149111.htm
3 系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)
系統(tǒng)采用了Xilinx公司的FPGA進(jìn)行SOPC開發(fā)，處理器選用了MicroBlaze軟核，并配置相應(yīng)的參數(shù)使標(biāo)準(zhǔn)IP核適應(yīng)用戶所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，結(jié)合外圍電源電路、USB接口電路、程序配置電路，構(gòu)成了一套穩(wěn)定的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。
3．1 FPGA片上系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
FPGA程序主要的功能是：軟件控制啟動(dòng)存儲(chǔ)，在控制邏輯的作用下將前端A／D轉(zhuǎn)換之后的數(shù)據(jù)先存入內(nèi)部FIFO緩存中，同時(shí)啟動(dòng)DMA將緩存中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到外部NAND Flash存儲(chǔ)陣列中。本文利用VHDL語言編寫程序，在FPGA芯片上實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高速存儲(chǔ)和傳輸控制。
3．2 USB接口電路模塊
USB器件主要用于實(shí)現(xiàn)SOPC系統(tǒng)在聯(lián)機(jī)模式下與主機(jī)通信以及數(shù)據(jù)的傳輸。USB芯片使用由FTDI公司推出的FT245R，該接口能夠?qū)SB接口信號(hào)轉(zhuǎn)換為8位并行信號(hào)，上傳至?xí)r鐘頻率為150 MHz的MicroBlaze處理器進(jìn)行分析處理；并將處理器發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的USB接口數(shù)據(jù)傳向PC機(jī)，完成SOPC系統(tǒng)與PC機(jī)之間的通信。USB接口電路如圖4所示。
評(píng)論