AM30LV0064D在单片机系统中的典型应用

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摘要：AM30LV0064D是AMD公司生产的一种新型超与非（U1traNAND）结构的闪速存储器（Flash）。本文介绍它的工作原理，以及它与AT89LS8252单片机的硬件接口电路和PLD内部逻辑控制设计的代码，并对编程操作的软件流程进行了描述。

    关键词：AM30LV0064D U1traNAND 闪速存储器

1 概述

AM30LV0064D是AMD公司生产的一种新型非易失性闪速存储器。或非（NOR）结构的Flash具有高速的随机存取功能，但成本较高；新的UltraNAND结构的Flash相对于NOR结构的Flash，具有价格低，容量特别大的优势，支持对存储器高速地连续存取。谝芯片工作电压范围在2.7～3.6V，特别适用于需要批量存储大量代码或数据的语音、图形、图像处理场合，在便携式移动存储和移动多媒体系统中应用前景广阔。

2 工作原理与命令字设置

AM30LV0064D采用与工业级NAND结构兼容的UltraNAND结构，内部包含1024个存储块（单元容量为8K字节+256字节缓存)；存储块中的数据按页存放，每页可存储512字节，还有16字节缓存用作与外部数据交换时的缓冲区，每块共16页。所以，主存储区一共有16 384数据页，相当于64 Mbit的数据存储器。

图1为AM30LV0064D的内部结构和主要引脚示意图。

图1 AM30LV0064D的内部结构和主要引脚示意图

    AM30LV0064D的主要引脚定义：

CE--片选使能输入；

ALE--地址输入使能；

CLE--命令字输入使能；

SE--缓冲区使能输入，低电平有效；

RE--读使能输入，低电平有效；

WE--写使能输入，低电平有效；

WP--写保护输入，低电平有效；

RY/BY--内部空闲/忙信号输出；

I/O7～0--8位数据输入/输出口；

VCC--3.3V核心电源；

VCCQ--I/O口电源；

VSS--地。

AM30LV0064D的读、编程和擦写等操作都可以在3.3V单电源供电状态下进行，同时它提供的VCCQ引脚在接5V时，I/O口可兼容5V电平。AM30LV0064D支持对主存高速地连续存取和编程操作，连续读取数据的时间可小于50ns/字节（随机读取数据的响应时间为7μs，所以连续读取时第一个数据的响应时间也是7μs）；对Flash的编程是以页为单位的，步骤是先写入数据，再执行编程命令，编程速度为200μs/页（平均约400ns/字节）；芯片擦除操作以存储块为单位，擦除其中某一块对其它存储块的数据没有影响，擦除时间2ms/存储块，而且还有延缓擦降/得擦除命令，允许用户在必要时暂缓擦除操作，转而处理对其它存储块进行数据读、写、编程等操作；此外，主机可以通过读RY/BY引脚状态的方法了解Flash内部操作是否已经完成，RY/BY也可用于实现硬件判忙接口。AM30LV0064D还具有写保护功能，这一功能通过将WP引脚设为低电平实现。

图2 AM30LV0064D应用电路

    所有操作都建立在命令字基础上。对主存操作时，所有命令字都通过芯片的8个I/O引脚写到命令寄存器中，激活状态机进行相应的操作。存储器地址以及数据也从8位I/O脚写入。对存储器地址进行连续操作或对存储块操作时都要先向地址寄存器写入1个起始地址。地址分3次写进去，从低字节开始传送，具体的地址位传送顺序分配如表1所列。（由于对存储器的读操作分前后2个半页，每半页256字节，在命令字中已经包含了此信息，而编程以页为单位、擦除以块为单位，所以传送的地址位中不含A8）

表1 地址分配表

	I/O7	I/O6	I/O5	I/O4	I/O3	I/O2	I/O1	I/O0
第1周期	A7	A6	A5	A4	A3	A2	A1	A0
第2周期	A16	A15	A14	A13	A12	A11	A10	A9
第3周期	×	×	A22	A21	A20	A19	A18	A17

AM30LV0064D通过片选引脚CE使能，先是CLE和WE信号有效，通过I/O口写入命令字；接着ALE和WE有效，写入数据存取的起始地址。最后根据命令要求，读数据或数据。由于具有多元的控制总线，对应AM30LV0064D的操作方式也是多样的。根据命令字的定义可进行以下操作，如表2所列。

表2 命令字定义表

命令字序列

总  线  周  期

1

2

3

4

5

6

操作

数据

操作

数据

操作

数据

操作

数据

操作

数据

操作

数据

读数据区-前半页

写

00H

写

SA

写

SA

写

SA

读

数据

Etc.

Etc.

读数据-后半页

写

01H

写

SA

写

SA

写

SA

读

数据

Etc.

Etc.

读数据-无缝隙读

写

02H

写

SA

写

SA

写

SA

读

数据

Etc.

Etc.

读预留区

写

50H

写

SA

写

SA

写

SA

读

数据

Etc.

Etc.

读ID号

写

90H

写

00H

读

01H

读

E6H

读状态

写

70H

读

SR

Etc.

Etc.

输入数据

写

80H

写

SA

写

SA

写

SA

写

数据

Etc.

Etc.

编程

写

10H

块擦除

写

60H

写

BA

写

BA

写

D0H

延缓擦除

写

B0H

重擦除

写

D0H

复位

写

FFH

    注：SA表示起始地址，BA表示块地址，Etc.表示操作同前一个周期。

3 应用电路设计

AM30LV0064D的外围电路设计简单。其控制总线包括CE(片选)、CLE(命令字锁存使能)、ALE(地址锁存使能)、WE（写使能）、RE(读使能)、SE（预留区使能)、WP（写保护）等。对于那些具有可编程的I/O口的微控制器或DSP来说，可以直接把引脚与控制线相连。如果没有可编程的I/O口，则需要加一些简单的逻辑控制。下面介绍AM30LV0064D与AT89LS8252单片机接口时的一种应用设计电路。由于单片机缺少UltraNAND闪存所需的多元控制总线，在本设计中，采用地址译码的方法增加了控制端口，这部分逻辑可以用1片PLD（可编程逻辑器件）完成。具体接口电路如图2所示。

以下是PLD内部逻辑设计的源代码：

PORT0=!A14&!A13&!A12&!A11; /*读写数据端口*/

PORT1=!A14&!A13&!A12&!A11; /*CLE写端口*/

PORT2=!A14&!A13&!A12&!A11; /*设置ALE端口*/

PORT3=!A14&!A13&!A12&!A11; /*清ALE端口*/

PORT4=!A14&!A13&!A12&!A11; /*设置SE端口*/

PORT5=!A14&!A13&!A12&!A11; /*清SE端口*/

PORT6=!A14&!A13&!A12&!A11; /*设置WP端口*/

PORT7=!A14&!A13&!A12&!A11; /*清除WP端口*/

PORT8=!A14&!A13&!A12&!A11; /*设置CE1端口*/

PORT9=!A14&!A13&!A12&!A11; /*清除CE1端口*/

PORTA=!A14&!A13&!A12&!A11; /*读RY/BY状态端口*/

PORTB=!A14&!A13&!A12&!A11; /*设置CE2端口*/

PORTC=!A14&!A13&!A12&!A11; /*清除CE2端口*/

/*逻辑方程*/

READY.OE=PORTA&READ;/*Ready只通过PORTA读取*/

READY=RY_BY；

CLE=PORT1;

ALE=WRTIE & PORT2＃ALE&!(WRITE & PORT3)#ALE & PORT2);

SE=WRITE&PORT4#SE&!(WRITE & PORT5)#SE & PORT4;

WP=WRITE & PORT6#WP&!(WRITE & PORT7)# WP & PORT6;

CE1=WRITE &PORT8#CE &!(WRITE &PORT9)#CE &PORT8;

CE2=WRITE & PORTB#CE&!(WRITE & PORTC)#CE &PORTB;

WE=WRITE & (PORT0#PORT1);

RE=READ&PORT0;
javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>
4 软件流程

下面重点介绍通过单片机对AM30LV0064D进行数据编程的软件流程：单片机启动编程程序，将IS61LV256中的数据读出后再写到Flash中，每次写512字节的数据（半页为256字节）。然后，对相应页进行编程，编程命令字写入后定期查询RY/BY引脚，看编程是否已经完成，如果完成再读取Flash的状态寄存器，可以知道编程是否成功。具体流程如图3所示。