大容量存儲器K9K8G08U0A及其在定點垂直升降剖面測量系統(tǒng)中的應用.docxVIP

1、海洋技術OCEANTECHNOLOGY大容量存儲器K9K8G08U0A及其在定點垂直升降剖面測量系統(tǒng)中的應用徐良波，朱旭，彭荊明(中國船舶重工集團公司第七一O研究所，湖北宜昌443003)摘要:介紹了新型大容量存儲器K9K8G08U0A的基本組織結構,重點講述了存儲器與ATmegal28L單片機外部存儲器接口的硬件連接方式以及存儲器的主要操作流程和部分C語言代碼。關鍵詞：K9K8G08U0A;ATmegal28L;大容量存儲器中圖分類號：P71;TP333文獻標識碼：B文章編號：1003-2029(2008)04-0025-04閃存是一種可以進行電擦寫并且掉電后信息不丟失的存儲器,具有功耗低、

2、擦寫速度快等特點,被廣泛應用于外部存儲領域。在海洋環(huán)境監(jiān)測和資源調查中，經常需要對海洋動力環(huán)境進行長期、定點、實時、立體監(jiān)測，希望可以在惡劣環(huán)境下實現(xiàn)無人值守的全天候長期連續(xù)定點觀測，定點垂直升降剖面測量系統(tǒng)就是鑒于此研制的記錄海洋動力環(huán)境參數(shù)的儀器。由于系統(tǒng)連續(xù)工作時間長達1a,測量數(shù)據(jù)存儲容量較大，按每天工作四個剖面、采樣頻率1次/m,測量行程1400m,200字節(jié)的測星數(shù)據(jù)計算，一年數(shù)據(jù)存儲容量大于817MB,小容量的存儲器已不能滿足使用要求。因此選用Samsung公司開發(fā)的超大容量存儲器K9K8GO8UOA,容量大、功耗低,地址、數(shù)據(jù)、命令統(tǒng)一通過數(shù)據(jù)線輸入，硬件接口簡單，使用方便,可

3、很好地滿足工程使用要求。本文將介紹該存儲器的主要性能及其在定點垂直升降剖面測量系統(tǒng)中的應用。1K9K8G08U0A存儲器簡介超大容量存儲器K9K8GO8UOA采用2.73.6V供電，容量為1G字節(jié)。雖然該FLASH的容量遠遠超過普通FLASH,但該FLASH的硬件接口卻比較簡單，數(shù)據(jù)、地址和命令統(tǒng)一的I/O口傳送，可以在200”內完成頁編程操作，在1.5ms內完成塊擦除操作，同時數(shù)據(jù)寄存器中的單個字節(jié)的數(shù)據(jù)可以在25ns內讀出。整個存儲區(qū)被分為8192個相對獨立的塊，每塊分為64員,每頁為2112字節(jié)。單片機通過列地址和行地址訪問每一個字節(jié)。地址碼格式表如表1所示，開始兩個字節(jié)為列地址，后三個

4、字節(jié)為行地址,*L表示相應的位應該為0o收稿日期：2008-06-15基金項目：“十一五”863重大專項課題資助(2006AA09A308)o表1地址格式碼1/00I/O11/02I/O31/041/051/06I/O71stCycleAoAlA?a3A4A5A72ndCycleN&A10An*L*L*LL3rdCycleA|2A13A4a15A6A17A8A194thCycleAjoAArA23A24A；A旭5thCycleA*A29A30*LLL*LL2硬件接口設計定點垂直升降剖面測量系統(tǒng)是一種具備自動升降功能的錨系剖面觀測系統(tǒng)，測量平臺可沿系留鋼索任意移動、進行剖面數(shù)據(jù)的循環(huán)采集，并將C

5、TD、海流計的測量結果存儲在大容量存儲器中。在該系統(tǒng)中，單片機選用Atmel公司的ATmegal28Lo單片機ATmegal28L與存儲器K9K8G08U0A的硬件接口如圖1所示。存儲器K9K8G08U0A的讀寫控制線與單片機ATmegal28L的讀寫信號線相連,1/00-1/07與單片機ATmegal28L的數(shù)據(jù)線相連,CE,ALE,CLE分別與地址線A11,A9,A8相連，單片機ATmegal28通過不同的地址向存儲器中寫入地址、命令和數(shù)據(jù)信息，大大簡化了對K9K8G08U0A進行擦除、寫入和讀取操作的程序代碼。3軟件設計本系統(tǒng)采用c語言編程，提高了開發(fā)速度，并降低了維護難度。首先,根據(jù)圖

6、1的接口電路，可以對地址、命令和數(shù)據(jù)地址作如下定義：#defineFlashCommand(unsignedchar*)0x8100#defineFlashAddressALE(unsignedchar*)0x8200#defineFlashAddress(unsignedchar*)0x8000其中,FlashCommand為Flash命令寫入地址，對該地址的操作表示相應的命令被寫入FLASH的內部寄存器，F(xiàn)lashAddressALE為字節(jié)單元地址，對該地址的操作表示字節(jié)單元的地址被鎖存到相應的內部寄存器,FlashAddress地址與讀寫信號共同作用，實現(xiàn)FLASH數(shù)據(jù)的讀寫操作。下面分

7、別介紹存儲器芯片K9K8GO8U0A的幾種主要操作。3.1按頁讀操作U14PBO10CLKSCL癸CLKSDA還n的女1疝i亦F-RUSY29JHDN30PM31PE32RSTMCU20RXDO2+33VR2L|PBO(SS)PBl(SCK)PB2(MOSDPB3(MISO)PB4(OCO)PB5(OC1A)PB6(OC1B)PB7(OC2/OC1C)TOSC2/PG3TOSC1/1PG4PD0(SCI71NTO)PDl(SDAZINTl)PD2(RSD1/INT2)PD3(TXD1/INT3)PD4(IC1)PD5(XCK1)PD6(T1)PD7(T2)PEOfRXDO/PDQPE1(TXD

8、O/PDO)PE2(XCK0/AIN0)PE3(OC3A/AIN1)PE4(OC3B/INT4)PE5(OC3CZINT5)PE6(T3/INT6)PE7(IC3/INT7)PG0(wTr)PG1(RD*)PG2(ALE)RESETPEN-PA0(AD0)PAl(ADl)PA2(AD2)PA3(AD3)PA4(AD4)PA5(AD5)PA6(AD6)PA7(AD7)PC0(A8)PC1(A9)PC2(A10)PC3(A11)PC4(A12)PC5(A13)PC6(A14)PC7(A15)PF7(ADC7/TDI)PF6(ADC6/TDO)PF5(ADC5rTMS)PF4(ADC4/TCK)PF

9、3(ADC3)PF2(ADC2)PFl(ADCl)PF0(ADC0)51ADO/I5011DIy49AD2y4OD3y47Ab446AD5y45AD6/44Al)7_XG17.3728M3C82FTc83冗22PTdGN0T22PXTAL2XTAL1DDDATme即1128L-8A137AQ38A139A240A341A447A5A8DGND1355MCUlDO56MCUTMS51MCUtcK項ADC359ADC26054MCUTD161ADCf)渭A8A917WR#IB12：6淺.10KC122216462122_一C76.-611r104HDGND(Jx2C8OC81104104VCCVC

10、CAVCCAREFncncncncncncr/brecencncvccvssncncclealewewpncncncncncNCNCNCNCI/07I/06I/05I/04NCNCNCVCCVSSNCNCNCI/03V02I/011/00NCNCNCNCK9K8GO8U0A484746454443a1)7AD63VNDbADIAu圖1ATmegal28L與K9K8G08U0A接口電路K9K8GO8U0A中有一個2U2B即1頁大小的數(shù)據(jù)寄存器，存儲器的讀操作以1頁為基本單元進行的。如圖2所示,寫入30H后，行地址所指定的頁中的數(shù)據(jù)將傳輸?shù)綌?shù)據(jù)寄存器中，然后在RD#脈沖的作用下，從指定的列地址開始

11、連續(xù)讀到該頁末尾。圖2按頁讀操作流程下面是按頁讀操作的C語言代碼,ColAdd為頁內地址,RowAdd為頁面地址Jen為讀取數(shù)據(jù)個數(shù)，數(shù)據(jù)讀入全局數(shù)組Data忡。voidReadFlash(unsignedintCoJAdd,unsignedlongRowAdd,unsignedintlen)unsignedinti=0;unsignedcharColTemp,RowTemp;ColTemp=(unsignedchar)(ColAdd8);RowTemp=(unsignedchar)(RowAdd16);ColTemp&=OxOF;RowTemp&=0x01;* FlashCommand=0x

12、00;* FlashAddressALE=(unsignedchar)(ColAdd);* FlashAddressALE=ColTemp;*FlashAddressALE=(unsignedchar)(RowAdd);*FlashAddressALE=(unsignedchar)(RowAdd8);* HashAddressALE=RowTemp;* FlashCommand=0x30;whi)e(PIND&0xl0);while(!(PIND&OxlO);for(i=l;ilen;i+)Datai-1=*FlashAddress;3.2頁編程圖3按頁編程流程for(i=l;i=2112;i

13、+)*FlashAddress=Datai-1;*FlashCommand=0x10;while(PIND&0xl0);while(!(PIND&OxlO);*FlashCommand=0x70;Status=*FlashAddress;Status&=0x01;return(Status);)3.3塊擦除擦除操作以塊為單位進行,由于器件分為8192塊，因此輸人的地址碼中只有A18A30的13位有效，其余位將被忽略。通過輸人確認命令碼來啟動擦除以防止誤操作。塊擦除流程如圖4所示。同頁編程操作類似，擦除完畢后也應該讀狀態(tài)寄存器并處理返回結果。向器件寫入數(shù)據(jù)時先將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)寄存器中,器件寫入操作

14、是基于頁進行的，同時允許在一個頁編程周期內對一頁內的連續(xù)部分編程。器件支持在1頁范圍內的隨機數(shù)據(jù)輸入，如圖3中所示，數(shù)據(jù)輸人完畢后,寫人頁編程確認命令10H,將數(shù)據(jù)寄存器中的內容寫入存儲區(qū)。寫人完成后，需要讀狀態(tài)寄存器判斷操作是否成功。如未能成功寫入，應將當前塊聲明為壞塊，并進行塊數(shù)據(jù)替換操作，以保證整個系統(tǒng)的可靠性。此外應注意，同一塊內頁編程時必須從地址最低的頁開始向高地址的頁依次編程，頁地址隨機的頁編程是被禁止的。下面是按頁讀操作的C語言代碼,ColAdd為頁內地址，RowAdd為頁地址，全局數(shù)組Data。的數(shù)據(jù)被寫入FLASH中。unsignedcharPageWrite(unsigne

15、dintColAdd,unsignedlongRowAdd)(unsignedinti=0;unsignedcharStatus=0;unsignedcharColTemp,RowTemp;ColTemp=(unsignedchar)(ColAdd8);RowTemp=(unsignedchar)(RowAdd16);ColTemp&=OxOF;RowTemp&=0x01;*FlashComniand=0x80;*FlashAddressALE=(unsignedchar)(ColAdd);* FlashAddressALE=ColTemp;.*FlashAddressALE=(unsigne

16、dchar)(RowAdd);FlashAddressALE=(unsignedchar)(RowAdd8);* ElashAddressALE=RowTemp;圖4塊擦除操作流程下面是按塊擦除操作的C語言代碼,Block為1-8192,Status為0時擦除正常，否則錯誤。unsignedcharPageErase(unsignedintBlock)(unsignedlongRowAdd;unsignedcharStatus=O;unsignedcharRowTemp;RowAdd=(Block-1)*64；RowTemp=(unsignedchar)(RowAdd16);RowTemp&=

17、0x01;*FlashCommand=0x60;FlashAddressALE=(unsignedchar)(RowAdd&OxcO);* FlashAddressALE=(unsignedchar)(RowAdd8);* FlashAddressALE=RowTemp;*FlashCommand=OxDO;while(PIND&0%10);判斷pD4while(!(PIND&OxlO);*FlashCommand=0x70;Status=*FlashAddress;Status&=0x01;retum(Status);其非易失、功耗低、操作簡單而在單片嵌人式系統(tǒng)中得到廣泛應用。本文在定點垂直

18、升降剖面測量系統(tǒng)的開發(fā)過程中,根據(jù)對外部存儲器接口的深入理解，將存儲器芯片的兩個控制線ALE和CLE用作地址線，使得對存儲器的操作更簡捷高效。文中的程序已經過實際驗證，限于篇幅，只給出按頁讀、塊擦除和頁編程部分的代碼。4結語K9K8G08U0A是一種新型的超大容量Flash存儲器，以參考文獻：flEXCELL2ULOWPOWERCTDOPERATIONMANUALVERSION1.5FIRMWAREVERSION2.0FALMOUTHSCIENTIFIC,INC,2005.2 MAVSTOperationsManualVersion4.6NobskaDevelopmentCorporationJanuary11,2006.3 High-performance,Low-powerAVR(R)8-bitMicrocontrollerDatasheetAtmelCorporation,200