摘 要： 新型超大容量" title="超大容量">超大容量Flash存儲器K9F2G08U0M的基本組織結(jié)構(gòu),，給出了存儲器與C8051F020單片機(jī)外部存儲器接口" title="存儲器接口">存儲器接口(EMIF)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(guān)鍵詞： K9F2G08U0M 外部存儲器接口? 管道通徑儀

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閃存(Flash Memory)是一種可以進(jìn)行電擦寫并且掉電后信息不丟失(非易失,，Non-Volatile)的存儲器,，具有功耗低、擦寫速度快等特點,，被廣泛應(yīng)用于外部存儲領(lǐng)域,。
管道運(yùn)輸作為當(dāng)前油氣資源的主要輸送手段，其運(yùn)行安全性受到越來越多的重視,。由于不同的要求使得鋪設(shè)的管道直徑不盡相同,，并且管道在長期運(yùn)行過程中也會存在各種變形,，這對管道缺陷檢測器的運(yùn)行有相當(dāng)大的影響，容易造成卡死等后果,。通徑儀就是鑒于此研制的記錄管徑變動情況的儀器,。一般情況下，通徑儀連續(xù)運(yùn)行幾百公里,，相應(yīng)記錄的數(shù)據(jù)將達(dá)到上百兆字節(jié),。32MB、64MB的閃存已經(jīng)不能滿足需求,。因此選用了Samsung公司開發(fā)的K9F2G08U0M,，其單片容量高達(dá)264MB，可滿足工程需求,。
本文將介紹該存儲器的主要性能及其在管道通徑儀中的應(yīng)用,。
1 K9F2G08U0M存儲器簡介
從接口角度看，雖然K9F2G08U0M的容量和尋址范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過常見單片機(jī)的容量和尋址范圍,，但由于芯片上的寫控制器能自動控制所有編程和擦除功能,，提供必要的重復(fù)脈沖、內(nèi)部確認(rèn)和數(shù)據(jù)空間,，而且只通過I/O" title="I/O">I/O接口接收單片機(jī)的命令和數(shù)據(jù)而不需要地址線,，因此實際操作起來非常方便。另外芯片是通過“與非”單元結(jié)構(gòu)增大容量,，所以沒有因此而削弱自身性能,；芯片具有獨(dú)立的1頁大小的數(shù)據(jù)存儲器和緩存存儲器，因此可以在0.2ms內(nèi)完成2112B的頁編程操作,，在2ms內(nèi)完成128KB的塊擦除操作,，同時數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)能以30ns/B的速度讀出。
整個存儲區(qū)被分為2 048個相互獨(dú)立的塊,，可從邏輯上和物理上對塊的組織結(jié)構(gòu)分類,。
圖1為塊的邏輯結(jié)構(gòu)，每個塊分為64頁,，每頁為2 112B(2 048B+額外存儲區(qū)的64B),。芯片通過頁地址和頁內(nèi)字節(jié)地址訪問每一個字節(jié)。通常頁地址稱為行地址" title="行地址">行地址,，而頁內(nèi)字節(jié)地址稱為列地址，即264MB=2048塊×64頁/塊×2112字節(jié)/頁=2¹⁷行×2112列,。因此,，行地址需要3個字節(jié)，列地址2個字節(jié),，輸入順序如表1所示,。

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下面是按頁讀操作函數(shù)的C語言代碼。
sbit RdyorBsy=P0^0,；
unsigned char xdata?* data pK9F,；
void PageRead(unsigned int ColAdd，unsigned long
RowAdd,，unsigned int len)
{
unsigned int i=0,；
unsigned char ColTemp，RowTemp,；
ColTemp=(unsigned char)(ColAdd>>8),；
RowTemp=(unsigned char)(RowAdd>>16)；
ColTemp &=0x0F,；
RowTemp &=0x01,；

pK9F=0x8002；
?* pK9F=0x00,；
pK9F=0x8001,；
?* pK9F=(unsigned char)(ColAdd)；
?* pK9F=ColTemp,；
?* pK9F=(unsigned char)(RowAdd),；
?* pK9F=(unsigned char)(RowAdd>>8),；
?* pK9F=RowTemp；
?pK9F=0x8002,；
?* pK9F=0x30；

while(RdyorBsy),；
while(!RdyorBsy),；
pK9F=0x8000；
for(i=0,；i??OutputData[i]= * pK9F；
}
3.2 頁編程
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,，器件寫入操作是基于頁進(jìn)行的,，同時允許在一個頁編程周期內(nèi)對一頁內(nèi)的連續(xù)部分編程。若不進(jìn)行擦除,，則對同一頁的連續(xù)部分編程不能超過4次,。
器件支持在1頁范圍內(nèi)的隨機(jī)數(shù)據(jù)輸入，由隨機(jī)輸入命令碼85H啟動,，如圖6中虛線框內(nèi)部分所示,，在1頁范圍內(nèi)可以啟動任意多次隨機(jī)輸入操作。數(shù)據(jù)輸入完畢后,，寫入頁編程確認(rèn)命令10H,，將數(shù)據(jù)寄存器中的內(nèi)容寫入存儲區(qū)。寫入完成后,，需要讀狀態(tài)寄存器" title="狀態(tài)寄存器">狀態(tài)寄存器(通過寫入70H實現(xiàn))判斷操作是否成功,。若未能成功寫入，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,，以保證整個系統(tǒng)的可靠性。
此外應(yīng)注意,，同一塊內(nèi)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(jī)的頁編程是被禁止的。
下面是頁編程子函數(shù)的C語言代碼,。

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unsigned char PageWrite(unsigned int ColAdd,，unsigned long
RowAdd)
{
unsigned int data i=0；
unsigned char data Status=0,；
unsigned char data ColTemp,，RowTemp；

ColTemp=(unsigned char)(ColAdd>>8),；
RowTemp=(unsigned char)(RowAdd>>16),；
ColTemp &=0x0F；
RowTemp &=0x01；

pK9F=0x8002,；
?* pK9F=0x80,；
pK9F=0x8001；
?* pK9F=(unsigned char)(ColAdd),；
?* pK9F=ColTemp,；
?* pK9F=(unsigned char)(RowAdd)；
?* pK9F=(unsigned char)(RowAdd>>8),；
?* pK9F=RowTemp,；
pK9F=0x8000；
for(i=0,；i<2112,；i++)
??* pK9F=InputData[i]；
pK9F=0x8002,；
? * pK9F=0x10,；

while(RdyorBsy)；
while(!RdyorBsy),；

pK9F=0x8002,；
?* pK9F=0x70；
pK9F=0x8000,；
Status=* pK9F,；
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2 048塊，因此輸入的地址碼中只有A18~A2的11位有效,，其余位將被忽略,。通過輸入確認(rèn)命令碼來啟動擦除以防止誤操作。塊擦除流程如圖7所示,。同頁編程操作類似,，擦除完畢后也應(yīng)該讀狀態(tài)寄存器并處理返回結(jié)果。

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需要注意的是,，該操作只能在同一塊內(nèi)進(jìn)行，因此在多塊數(shù)據(jù)寫入時需要注意每塊的最后一頁,。若系統(tǒng)僅僅通過芯片的Ready/Busy引腳監(jiān)測編程進(jìn)度,，則最后一頁的寫入操作應(yīng)該由頁編程命令10H啟動。另外也可以通過讀狀態(tài)寄存器中的I/O 5位來判斷,。
K9F2G08U0M是一種新型的超大容量Flash存儲器,，以其非易失、功耗低,、操作簡單而在單片嵌入式系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用,。本文在管道通徑儀的開發(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(jīng)過實際驗證,，限于篇幅,，只給出按頁讀和頁編程部分的代碼。
參考文獻(xiàn)
[1] K9F2G08U0M數(shù)據(jù)手冊.SAMSUNG Electronics CO.,，LTD,，2005.
[2] 潘琢金譯.C8051F020數(shù)據(jù)手冊.Silicon Laboratories,，2005.