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(多图) 大容量NORFlash与8位单片机的接口设计

与非网?? 2012年03月06日 ?? 收藏0
引 言

Flash存储器又称闪速存储器,是20世纪80年代末逐渐发展起来的一种新型半导体不挥发存储器。它兼有RAM和ROM的特点,既可以在线擦除、改写,又能够在掉电后保持数据不丢失。

NOR Flash是Flash存储器中最早出现的一个品种,与其他种类的Flash存储器相比具有以下优势:可靠性高、随机读取速度快,可以单字节或单字编程,允许CPU直接从芯片中读取代码执行等。因此NOR Flash存储器在嵌入式系统应用开发中占有非常重要的地位。本文以SST公司的NOR Flash芯片SST39SF040和MCS-51单片机为例,针对大容量NORFlash在8位低档单片机中应用的特殊性,详细介绍了其接口硬件和接口软件的设计方法。

1 SST39SF040芯片介绍

SST39SF040是SST公司最近推出的一种基于SuperFlash技术的NOR Flash存储器,属于SST公司并行闪速存储器系列;适用于需要程序在线写入或大容量、非易失性数据重复存储的场合。

1.1 芯片内部功能结构和外部引脚

图1是SST39SF040的内部功能结构框图,由Super-Flash存储单元、行译码器、列译码器、地址缓冲与锁存器、输入/输出缓冲和数据锁存器以及控制逻辑电路等部分组成。图2是其外部引脚分布图,其中A18~A0为地址线,CE为芯片选通信号,OE可作为读信号,WE为写信号,DQ7~DQ0为数据线。

SST39SF040的内部功能结构框图

外部引脚分布图

1.2 芯片的主要特性

① 容量为512 KB,按512K×8位结构组织。

② 采用单一的5 V电源供电,编程电源VPP在芯片内部产生。

③ 芯片可反复擦写100 000次,数据保存时间为100年。

④ 工作电流典型值为10 mA,待机电流典型值为30μA。

⑤ 扇区结构:扇区大小统一为4 KB。

⑥ 读取、擦除和字节编程时间的典型值:数据读取时间为45~70 ns;扇区擦除时间为18 ms,整片擦除时间为70 ms;字节编程时间为14μs。

⑦ 有记录内部擦除操作和编程写入操作完成与否的状态标志位。

⑧ 具有硬、软件数据保护功能。

⑨ 具有地址和数据锁存功能。

1.3 芯片的操作

1.3.1 芯片的软件操作命令序列

SST39SF040的软件操作可以分成两类:普通读操作和命令操作。

普通读操作非常简单,与RAM的读操作类似,当OE和CE信号同时为低电平时,即可从芯片读出数据。

芯片的命令操作包括芯片的识别、字节编程、扇区擦除以及整片擦除等。这些操作分别由各自的软件操作命令序列来完成,如表1所列。其中,BA为待编程字节的地址,Data为字节编程数据,SAX为待擦除扇区的地址。命令中的地址只有低15位有效,高4位可任意设置为“0”或“1”。

SST39SF040的软件操作命令序列实际上是由一个或多个总线写操作组成的。以SST39SF040的扇区擦除为例,其操作过程包括3个步骤:第1步,开启擦除方式,用表1中给出的第1至第5周期的总线写操作来实现;第2步,装载扇区擦除命令(30H)和待擦除扇区的地址,用其对应的第6周期的总线写操作来实现;第3步,进行内部擦除。内部擦除时间最长为25 ms。

各自的软件操作命令序列

总线写操作时,OE必须保持为高电平,CE和WE应为低电平。地址和数据的锁存由CE和WE两个信号的边沿进行控制。它们当中后出现的下降沿将锁存地址,先出现的上升沿将锁存数据。

1.3.2 字节编程和擦除操作的状态检测

芯片在进行内部字节编程或擦除操作时都需要花费一定的时间,虽然可以采用固定的延时来等待这些操作的完成,但为了优化系统的字节编程和擦除操作时间,以及时判断内部操作的完成与否,SST39SF040提供了两个用于检测的状态位,即跳变位DQ6和数据查询位DQ7。在芯片进行内部操作时,只要根据图3的流程对DQ6或者DQ7进行查询就能及时作出判断。

流程


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