大容量NAND FALSH的原理及应用
发布时间：2017-9-12 14:31
发布者：eechina
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占连样，王烈洋，陈像，张水苹，黄小虎 摘要:VDNF2T16VP193EE4V25是珠海欧比特公司自主研发的一款大容量（2Tb）NAND FLASH，文中介绍了该芯片的结构和原理，并针对基于FPGA的应用进行了说明。 关键词：NAND FLASH，FPGA，NIOS II 1. 引言 NAND FLASH被广泛应用于电子系统中作为数据存储。在各种高端电子系统中现场可编程门阵列（FPGA）已被广泛应用。FPGA灵活的硬件逻辑能实现对NAND FLASH的读写操作。本文中阐述了一种基于NIOS II 软核的NAND FLASH的驱动方法。 2. VDNF2T16VP193EE4V25简介 欧比特公司的VDNF2T16VP193EE4V25是一款容量为2Tb、位宽为16位的NAND FLASH，其内部由8片基片拓扑而成，其拓扑结构如下： 
图1 VD1D8G08VS66EE8T7B拓扑结构 其主要特性如下： 总容量2Tb； 位宽：16位； SLC； 兼容ONFI2.2； 封装：PGA193； 电源：+3.3V（VCC）、+1.8V(VCCQ)。 3. VDNF2T16VP193EE4V25的控制器设计 大容量NAND FLASH控制器设计包括一个IP核设计。其基于NIOS II 的AVALON总线。AVALON总线能兼容大部分存储器接口，IP核将AVALON总线时序转接至NAND FLASH，从而对NAND FLASH进行读写操作。 IP逻辑主要有片选信号产生、ALE、CLE、RE、WE等控制信号的转接。其中RE、WE信号可采用AVALON总线的RE、WE信号；CLE、ALE采用总线地址的低2位进行控制；片选数量较多可依据AVALON总线的byteen信号进行译码产生。 
图2 控制器功能框图 //写信号 assign nand_wr_n = {avalon_wr_n,avalon_wr_n,avalon_wr_n,avalon_wr_n}; //读信号 assign nand_rd_n = {avalon_rd_n,avalon_rd_n,avalon_rd_n,avalon_rd_n}; //ALE信号，采用地址0 assign nand_ale = {avalon_add[0],avalon_add[0]}; //CLE信号，采用地址1 assign nand_cle = {avalon_add[1],avalon_add[1]}; //片选信号 assign nand_cs_n[0] = temcs[0]|avalon_byteen_n[0]; assign nand_cs_n[1] = temcs[0]|avalon_byteen_n[1]; …… IP核设计完成后采用QSYS进行硬件平台搭建，QSYS系统软核对外引出信号有EPCS、UART、NAND FLASH接口，在Quartus II建立原理图块进行编译产生硬件信息。 
采用Nios II Software Build Tools for Eclipse 对QSYS进行软件编程可实现对NAND FLASH的驱动。 //NAND FLASH数据寄存器地址定义 #define NandFlashDataReg0 (VDNF2T16_V1_0_BASE) //NAND FLASH ALE寄存器地址定义 #define NandFlashAddReg0 (VDNF2T16_V1_0_BASE+4) //NAND FLASH CLE寄存器地址定义 #define NandFlashCmdReg0 (VDNF2T16_V1_0_BASE+8) …… 以下为读取ID及坏块的信息： ****************************************************************** The cs=0 NAND_FLASH's ID is Right ,The ID is=0x2c881a7a9000 *********************************************************************** This cs=0 FLASH's Bank=0 have 5 BadBlocks: The num=0 Bank LUN1's num=90 is BadBlock. The num=0 Bank LUN1's num=91 is BadBlock. The num=0 Bank LUN1's num=1738 is BadBlock. The num=0 Bank LUN2's num=90 is BadBlock. The num=0 Bank LUN2's num=91 is BadBlock. The Number of Bank's Valid Block is Right. …… 4. 结论 本文阐述了一种通过FPGA实现对欧比特公司的大容量NAND FLASH芯片VDNF2T16VP193EE4V25的操作方法。设计中采用ALTERA公司FPGA芯片，利用自建IP搭建硬件平台实现NAND FLASH的驱动。该设计也可移植到其他FPGA上，可以很好地应用在各嵌入式电子系统中。 参考文献： [1] 珠海欧比特控制工程股份有限公司. VDNF2T16VP193EE4V25使用说明书[Z]. 2016. [2] Nios II Software Developer’s Handbook[Z].2011. [3] Embedded Peripherals IP User Guide [Z].2011. [4] Avalon Interface Specifications [Z].2011. |
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