基于單片機(jī)FIash存儲(chǔ)器壞塊自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

隨著電子技術(shù)飛速發(fā)展，智能電子產(chǎn)品隨處可見，如PC機(jī)、移動(dòng)電話、PDA、數(shù)碼相機(jī)、游戲機(jī)、數(shù)字電視等，而諸如此類的電子產(chǎn)品的核心器件往往離不開存儲(chǔ)器。無論是從存儲(chǔ)器的物理結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)容量、數(shù)據(jù)讀寫速度、可靠性、耐用性，還是產(chǎn)品的實(shí)用性方面。其種類繁多。然而由于種種原因，越來越多的電子產(chǎn)品采用數(shù)據(jù)傳輸快、容量大的NAND型Flash存儲(chǔ)器。雖然NAND型Flash具有許多優(yōu)點(diǎn)，但其有隨機(jī)產(chǎn)生不可避免的壞塊，如果不能很好解決該壞塊將導(dǎo)致高故障率。因此，這里提出一種基于DSP的Flash存儲(chǔ)器壞塊自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

圖1為Flash存儲(chǔ)器壞塊自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用AT89C51自動(dòng)檢測(cè)NAND型Flash存儲(chǔ)器的無效塊，獲取Flash存儲(chǔ)器的壞塊信息，為后續(xù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)做準(zhǔn)備。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括硬件電路和配套軟件設(shè)計(jì)2部分。其硬件電路主要由單片機(jī)、控制、顯示和存儲(chǔ)器4部分組成，其中單片機(jī)部分采用常規(guī)的最小系統(tǒng)電路;控制部分由按鍵和單片機(jī)的外部中斷組成，按鈕通過電阻與接地端相連，而復(fù)位鍵則與電源端相連;顯示部分采用單片機(jī)的P0和P1端口控制8位七段共陽(yáng)極數(shù)碼管，位選通端由P2端口控制數(shù)據(jù)端由Pl控制;存儲(chǔ)器部分與單片機(jī)相連，由于存在電平差異，所以需加電平轉(zhuǎn)換器74LVX42-45，可將由單片機(jī)輸出的5 V電壓轉(zhuǎn)到3 V，并將由Flash輸出的3V電壓轉(zhuǎn)到5V，其轉(zhuǎn)換方向便于控制。而軟件設(shè)計(jì)部分采用單片機(jī)C語(yǔ)言編寫程序，當(dāng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到單片機(jī)后，用一個(gè)循環(huán)語(yǔ)句將其放到數(shù)組里，這樣可以通過改變某一變量實(shí)現(xiàn)上下查詢。則將這個(gè)變量的改變放在外部中斷程序中。

2 硬件電路設(shè)計(jì)

硬件電路設(shè)計(jì)由于選用的51單片機(jī)是TTL器件，而所要檢測(cè)的NAND型Flash存儲(chǔ)器是CMOS器件，這2種類型器件的電平不相匹配，因此需增加電平轉(zhuǎn)換器74154245，從而實(shí)現(xiàn)電壓的5 V與3 V的雙向轉(zhuǎn)換。

2.1 單片機(jī)的連接

為了方便讀圖，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的電路原理圖中的許多導(dǎo)線連接都采用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的方法，而標(biāo)號(hào)的命名基本采用引腳名稱。單片機(jī)的P1端口的位操作控制Flash的控制端，P0端口作為單片機(jī)和Flash的地址和數(shù)據(jù)傳輸端口。其中數(shù)據(jù)的流向采用P1.6和P1.7控制，要讀取Flash的數(shù)據(jù)時(shí)，如讀ID時(shí)，先對(duì)單片機(jī)的P1端口位操作，依照時(shí)序設(shè)置控制字，接著由單片機(jī)的PO端口輸出讀取ID的命令，然后設(shè)置寫地址的控制字，輸入地址00H。讀狀態(tài)時(shí)，連續(xù)的RE脈沖可輸出ID代碼。頁(yè)讀取操作與此類似。圖2為單片機(jī)電路連接圖。

2.2 Flash存儲(chǔ)器的連接

K9K8G08UOM是采用NAND技術(shù)的1 GB大容量、高可靠、非易失性Flash存儲(chǔ)器，具有高密度、高性能特點(diǎn)。其無效塊定義為包含有一個(gè)或更多無效字節(jié)，且其可靠性不能被保證，則無效塊中的信息稱為無效塊信息。和所有的有效塊一樣，它具有相同的AC和DC參數(shù)，一個(gè)無效塊不會(huì)影響有效塊的運(yùn)行，因?yàn)樗邢鄳?yīng)獨(dú)立的指令資源依靠選擇晶體管，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須通過地址掩蓋其無效塊。第l塊(地址是OOh)為了保證是有效塊，不要求糾錯(cuò)l K編程/擦除周期。

除了先裝載好的無效塊信息，所有器件的存儲(chǔ)單元都被擦除，無效塊狀態(tài)定義在空余區(qū)域的第1個(gè)字節(jié)。在每塊第1頁(yè)2048字節(jié)的列地址中沒有FFh。很多情況下，無效塊信息也是能擦除的，一旦擦除，它不可能恢復(fù)其原有信息。因此，系統(tǒng)必須在原來無效塊的信息基礎(chǔ)上認(rèn)識(shí)無效塊。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是通過讀每塊的第1頁(yè)判定該塊是否為無效塊。

依據(jù)該Flash器件數(shù)據(jù)資料中各個(gè)引腳的功能，設(shè)計(jì)Flash的電路連接，圖3只給出K9K8G08UOM部分所用引腳，電路中Flash的控制端經(jīng)電平轉(zhuǎn)換器后與單片機(jī)的Pl端口相連，而I/O端口經(jīng)電平轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的P0端口相連。

2.3 74LVX4245電平轉(zhuǎn)換器

74LVX4245提供5V和3V之間轉(zhuǎn)換的8位雙向電平轉(zhuǎn)換器。該器件的T/R引腳控制數(shù)據(jù)流向。發(fā)射端使數(shù)據(jù)由A端到B端，而接收端使數(shù)據(jù)由B端到A端。A端接5 V總線，而B端接3V總線，如圖4所示。