大容量NAND Flash在多媒体手机中的应用

摘要：以TC58DDM82A1XBJ5为例,对比了NAND和NOR Flash的区别,介绍了NAND Flash的基本结构,时序,驱动程序以及它在多媒体手机的中的应用。

1 引言

随着手机市场竞争的日趋激烈，多媒体手机逐渐成为市场的宠儿。因为有大量的多媒体数据，因此大容量存储是多媒体手机所要解决的首要问题。

NOR和NAND是现在市场上两种主要的非易失闪存技术。NOR的特点是芯片内执行（XIP,eXecuteInPlace），这样应用程序可以直接在flash闪存内运行，不必再把代码读到系统RAM中。NOR的传输效率很高，在1~4MB的小容量时具有很高的成本效益，但是很低的写入和擦除速度大大影响了它的性能。NAND结构能提供极高的单元密度，可以达到高存储密度，并且写入和擦除的速度也很快，是大数据量存储的最佳选择。在选择存储方案的时候，设计师必须综合考虑以下因素：

（1）NOR的读速度比NAND稍快一些。

（2）NAND的写入速度比NOR快很多（3）NAND的4ms擦除速度远比NOR的5s快。

（4）大多数写入操作需要先进行擦除操作。

（5）NAND的擦除单元更小，相应的擦除电路更少。

（6）NAND闪存中每个块的最大擦写次数是一百万次，而NOR的擦写次数是十万次。

此外，NAND的使用比NOR的使用复杂的多。在NOR器件上运行代码不需要任何的软件支持，在NAND器件上进行同样操作时，通常需要驱动程序，也就是内存技术驱动程序（MTD），NAND和NOR器件在进行写入和擦除操作时都需要MTD.

使用NOR器件时所需要的MTD要相对少一些，许多厂商都提供用于NOR器件的更高级软件，这其中包括M-SySTem的TrueFFS驱动，该驱动被WindRiverSystem、Microsoft、QNXSoftwareSystem、Symbian和Intel等厂商所采用。

2　TC58DDM82A1XBJ5在多媒体手机中的应用

在多媒体手机中，TC58DDM82A1XBJ5主要用来存储图片、声音文件等数据量较大的文件。

TC58DDM82A1XBJ5是Toshiba公司生产的256MbitsNANDEEPROM.工作电压为2.7V~3.6V或者1.65V~1.95V.

存储结构为528bytes×32pages×2048blocks.Page的大小为528Bytes,Block的大小为（16K+512）Bytes.

2.1　引脚排列和功能

NANDFlash采用高度复用的访问接口，该接口既作地址总线，又作数据总线和指令输入接口。NANDFlash的的接口引脚主要分三类：数据引脚，控制引脚，状态引脚。TC58DDM82A1XBJ5的数据引脚为8位，即I/O1~I/O8,用来输入/输出地址，数据和指令。有一个状态引脚（RY/BY）用来表示芯片的状态，当芯片进行数据写入、擦除、随机读取的时候，其输出电平为高，表明芯片正忙，否则输出低电平。/WP引脚用来禁止获允许对芯片进行写入操作。当其为低电平时禁止写操作，反之允许写操作。控制引脚有6个，见引脚定义。

2.2 TC58DDM82A1与AD6528的连接

AD6528是AnalogDevicesInc.生产的Hermes系列GSM/GPRS处理器。AD6528采用DSP+MCU的双核结构，其中MCU采用的是ARM7,DSP部分选用了ADI自己的ADSP-218xDSP核。

2.3 TC58DDM82A1的操作方式

TC58DDM82A1的地址输入、命令输入、数据输入输出都是通过CLE、ALE、CE、WE、RE、RST、PRE1/PRE2引脚控制。控制逻辑如表1所示：

表1 逻辑表

*1:/WP=0,则禁止TC58DDM82A1的Program和Erase操作TC58DDM82A1的各种工作模式，如读、复位、编程等，都是通过命令字来进行控制的。

2.4 TC58DDM82A1的时序分析及驱动程序

可知，第一个周期，CLE信号有效时通过IO口向命令寄存器发送命令00H.此时NANDFlash处于写状态，因此WE有效，RE无效。发送命令后，接着发送要读的地址，该操作将占用WE的3个周期。注意，此时发送的是地址信息，因此CLE为低，而ALE为高电平。当信息发送完毕后，不能立刻读取数据，因为芯片此时处于BUSY（忙）状态，需要等待2~20ms.之后，才能开始真正的数据读取。此时WE为高电平而处于无效状态，同时CE片选信号也始终为低以表明选中该芯片。

完成ReadMode（1）的伪码如下：

ReadMode1_Func（Cmd, Addr）

{

RE=1;

ALE = 0 ;

CLE = 1 ;

WE = 0 ;

CE=0;

SendCmd（Cmd）； // 向NAND 发送操作命令，此例中应该是00H

WE = 1 ; / / NAND 取走命令

CE = 1 ;

CLE=0; // 发送命令结束

ALE=1; // 开始发送起始地址

for（i=0;i<3;i++）

{

WE = 0 ;

CE=0;

SendAddr（Addr）；

WE=1; // 取走指令

CE=1;

} // 发送完所有地址

CE=1;

WE = 1 ;

ALE = 0 ;

Delay（2）；

while（BUSY）

Wait; // 判断等待状态是否结束

RE=0;

CE=0;

ReadData（Buf）； // 读取数据到buffer

}

2.5 NANDFlashDiver的特殊功能

NANDFlash的访问是串行的，比较类似硬盘的存储方式。NANDFlash必须有Driver的支持才能在手机使用。Driver除了提供对NANDFlash的Read,Program,Erase外，还应该提供以下基本的功能：

BadBlockManagement

WearLevelingTreatment

ECC（ErrorCorrectCode）

NANDFlash是通过Driver分配的逻辑地址来进行访问的。BadBlockManagement对坏块不分配逻辑地址，这样会形成连续的逻辑地址。WearLevelingTreatment避免对某一区域进行大量的读写操作，这样就会延长NANDFlash的使用时间。ECC主要完成读写过程中的纠错，但是ECC只能对1bit的数据进行纠错。

3 结语

在多媒体手机中NANDFlash主要用来存储多媒体数据（图片、语音文件等）。在实际应用中不会对NANDFlash进行频繁的写入和擦除操作，而且多媒体数据对数据的完整性要求也不是很高，但是多媒体数据的数据量较大。这些特征决定了使用NANDFlash来存储多媒体数据是十分恰当的，这也正是业界的通行做法。

作者：杨玲 袁光涛 来源：《科技咨询导报》

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