大容量存儲(chǔ)器K9K8G08U0A及其在定點(diǎn)垂直升降剖面測(cè)量系統(tǒng)中的應(yīng)用.docx

1、海洋技術(shù)OCEANTECHNOLOGY大容量存儲(chǔ)器K9K8G08U0A及其在定點(diǎn)垂直升降剖面測(cè)量系統(tǒng)中的應(yīng)用徐良波，朱旭，彭荊明(中國(guó)船舶重工集團(tuán)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(chǔ)器K9K8G08U0A的基本組織結(jié)構(gòu),重點(diǎn)講述了存儲(chǔ)器與ATmegal28L單片機(jī)外部存儲(chǔ)器接口的硬件連接方式以及存儲(chǔ)器的主要操作流程和部分C語(yǔ)言代碼。關(guān)鍵詞：K9K8G08U0A;ATmegal28L;大容量存儲(chǔ)器中圖分類(lèi)號(hào)：P71;TP333文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1003-2029(2008)04-0025-04閃存是一種可以進(jìn)行電擦寫(xiě)并且掉電后信息不丟失的存儲(chǔ)器,具有功耗低、

2、擦寫(xiě)速度快等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于外部存儲(chǔ)領(lǐng)域。在海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)和資源調(diào)查中，經(jīng)常需要對(duì)海洋動(dòng)力環(huán)境進(jìn)行長(zhǎng)期、定點(diǎn)、實(shí)時(shí)、立體監(jiān)測(cè)，希望可以在惡劣環(huán)境下實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守的全天候長(zhǎng)期連續(xù)定點(diǎn)觀測(cè)，定點(diǎn)垂直升降剖面測(cè)量系統(tǒng)就是鑒于此研制的記錄海洋動(dòng)力環(huán)境參數(shù)的儀器。由于系統(tǒng)連續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)達(dá)1a,測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量較大，按每天工作四個(gè)剖面、采樣頻率1次/m,測(cè)量行程1400m,200字節(jié)的測(cè)星數(shù)據(jù)計(jì)算，一年數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量大于817MB,小容量的存儲(chǔ)器已不能滿足使用要求。因此選用Samsung公司開(kāi)發(fā)的超大容量存儲(chǔ)器K9K8GO8UOA,容量大、功耗低,地址、數(shù)據(jù)、命令統(tǒng)一通過(guò)數(shù)據(jù)線輸入，硬件接口簡(jiǎn)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(chǔ)器的主要性能及其在定點(diǎn)垂直升降剖面測(cè)量系統(tǒng)中的應(yīng)用。1K9K8G08U0A存儲(chǔ)器簡(jiǎn)介超大容量存儲(chǔ)器K9K8GO8UOA采用2.73.6V供電，容量為1G字節(jié)。雖然該FLASH的容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)普通FLASH,但該FLASH的硬件接口卻比較簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)、地址和命令統(tǒng)一的I/O口傳送，可以在200”內(nèi)完成頁(yè)編程操作，在1.5ms內(nèi)完成塊擦除操作，同時(shí)數(shù)據(jù)寄存器中的單個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)可以在25ns內(nèi)讀出。整個(gè)存儲(chǔ)區(qū)被分為8192個(gè)相對(duì)獨(dú)立的塊，每塊分為64員,每頁(yè)為2112字節(jié)。單片機(jī)通過(guò)列地址和行地址訪問(wèn)每一個(gè)字節(jié)。地址碼格式表如表1所示，開(kāi)始兩個(gè)字節(jié)為列地址，后三個(gè)

4、字節(jié)為行地址,*L表示相應(yīng)的位應(yīng)該為0o收稿日期：2008-06-15基金項(xiàng)目：“十一五”863重大專項(xiàng)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(shè)計(jì)定點(diǎn)垂直升降剖面測(cè)量系統(tǒng)是一種具備自動(dòng)升降功能的錨系剖面觀測(cè)系統(tǒng)，測(cè)量平臺(tái)可沿系留鋼索任意移動(dòng)、進(jìn)行剖面數(shù)據(jù)的循環(huán)采集，并將C

5、TD、海流計(jì)的測(cè)量結(jié)果存儲(chǔ)在大容量存儲(chǔ)器中。在該系統(tǒng)中，單片機(jī)選用Atmel公司的ATmegal28Lo單片機(jī)ATmegal28L與存儲(chǔ)器K9K8G08U0A的硬件接口如圖1所示。存儲(chǔ)器K9K8G08U0A的讀寫(xiě)控制線與單片機(jī)ATmegal28L的讀寫(xiě)信號(hào)線相連,1/00-1/07與單片機(jī)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(jī)ATmegal28通過(guò)不同的地址向存儲(chǔ)器中寫(xiě)入地址、命令和數(shù)據(jù)信息，大大簡(jiǎn)化了對(duì)K9K8G08U0A進(jìn)行擦除、寫(xiě)入和讀取操作的程序代碼。3軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用c語(yǔ)言編程，提高了開(kāi)發(fā)速度，并降低了維護(hù)難度。首先,根據(jù)圖

6、1的接口電路，可以對(duì)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(xiě)入地址，對(duì)該地址的操作表示相應(yīng)的命令被寫(xiě)入FLASH的內(nèi)部寄存器，F(xiàn)lashAddressALE為字節(jié)單元地址，對(duì)該地址的操作表示字節(jié)單元的地址被鎖存到相應(yīng)的內(nèi)部寄存器,FlashAddress地址與讀寫(xiě)信號(hào)共同作用，實(shí)現(xiàn)FLASH數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)操作。下面分

7、別介紹存儲(chǔ)器芯片K9K8GO8U0A的幾種主要操作。3.1按頁(yè)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(xiàng)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(gè)2U2B即1頁(yè)大小的數(shù)據(jù)寄存器，存儲(chǔ)器的讀操作以1頁(yè)為基本單元進(jìn)行的。如圖2所示,寫(xiě)入30H后，行地址所指定的頁(yè)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(kāi)始

11、連續(xù)讀到該頁(yè)末尾。圖2按頁(yè)讀操作流程下面是按頁(yè)讀操作的C語(yǔ)言代碼,ColAdd為頁(yè)內(nèi)地址,RowAdd為頁(yè)面地址Jen為讀取數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，數(shù)據(jù)讀入全局?jǐn)?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(yè)編程圖3按頁(yè)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(jìn)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(guò)輸人確認(rèn)命令碼來(lái)啟動(dòng)擦除以防止誤操作。塊擦除流程如圖4所示。同頁(yè)編程操作類(lèi)似，擦除完畢后也應(yīng)該讀狀態(tài)寄存器并處理返回結(jié)果。向器件寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)先將數(shù)據(jù)寫(xiě)入數(shù)據(jù)寄存器中,器件寫(xiě)入操作

14、是基于頁(yè)進(jìn)行的，同時(shí)允許在一個(gè)頁(yè)編程周期內(nèi)對(duì)一頁(yè)內(nèi)的連續(xù)部分編程。器件支持在1頁(yè)范圍內(nèi)的隨機(jī)數(shù)據(jù)輸入，如圖3中所示，數(shù)據(jù)輸人完畢后,寫(xiě)人頁(yè)編程確認(rèn)命令10H,將數(shù)據(jù)寄存器中的內(nèi)容寫(xiě)入存儲(chǔ)區(qū)。寫(xiě)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(xiě)入，應(yīng)將當(dāng)前塊聲明為壞塊，并進(jìn)行塊數(shù)據(jù)替換操作，以保證整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。此外應(yīng)注意，同一塊內(nèi)頁(yè)編程時(shí)必須從地址最低的頁(yè)開(kāi)始向高地址的頁(yè)依次編程，頁(yè)地址隨機(jī)的頁(yè)編程是被禁止的。下面是按頁(yè)讀操作的C語(yǔ)言代碼,ColAdd為頁(yè)內(nèi)地址，RowAdd為頁(yè)地址，全局?jǐn)?shù)組Data。的數(shù)據(jù)被寫(xiě)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(yǔ)言代碼,Block為1-8192,Status為0時(shí)擦除正常，否則錯(cuò)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(jiǎn)單而在單片嵌人式系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。本文在定點(diǎn)垂直

18、升降剖面測(cè)量系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中,根據(jù)對(duì)外部存儲(chǔ)器接口的深入理解，將存儲(chǔ)器芯片的兩個(gè)控制線ALE和CLE用作地址線，使得對(duì)存儲(chǔ)器的操作更簡(jiǎn)捷高效。文中的程序已經(jīng)過(guò)實(shí)際驗(yàn)證，限于篇幅，只給出按頁(yè)讀、塊擦除和頁(yè)編程部分的代碼。4結(jié)語(yǔ)K9K8G08U0A是一種新型的超大容量Flash存儲(chǔ)器，以參考文獻(xiàn)：flEXCELL2ULOWPOWERCTDOPERATIONMANUALVERSION1.5FIRMWAREVERSION2.0FALMOUTHSCIENTIFIC,INC,2005.2 MAVSTOperationsManualVersion4.6NobskaDevelopmentCorporationJanuary11,2006.3 High-performance,Low-powerAVR(R)8-bitMicrocontrollerDatasheetAtmelCorporation,200