摘要以SamsungNANDFlash器件K9F1208为例，对比NAND Flash和NOR Flash的异同;介绍大容量NAND Flash在uPSD3234A增强型单片机系统中的应用，完成了硬件接口设计和软件设计，并给出硬件连接图和部分程序代码。
关键词 NANDFlashuPSD3234A单片机嵌入式系统
1 NANDFlash和NORFlash
闪存(FlashMemory)由于其具有非易失性、电可擦除性、可重复编程以及高密度、低功耗等特点，被广泛地应用于手机、MP3、数码相机、笔记本电脑等数据存储设备中。NANDFlash和NORFlash是目前市场上两种主要的非易失闪存芯片。与NOR F1ash相比，NAND Flash在容量、功耗、使用寿命等方面的优势使其成为高数据存储密度的理想解决方案。NOR Flash的传输效率很高，但写入和擦除速度较低;而NAND Flash以容量大、写速度快、芯片面积小、单元密度高、擦除速度快、成本低等特点，在非易失性类存储设备中显现出强劲的市场竞争力。
结构：NORFlash为并行，NANDFlash为串行。
总线：NORFlash为分离的地址线和数据线，而NANDFlash为复用的。
尺寸：典型的NANDFlash尺寸为NORFlash尺寸的1/8。
坏块：NAND器件中的坏块是随机分布的，需要对介质进行初始化扫描以发现坏块，并将坏块标记为不可用。
位交换：NANDFlash中发生的次数要比NORFlash多，建议使用NAND闪存时，同时使用EDC/ECC算法。
使用方法：NORFlash是可在芯片内执行(XIP，eXecuteInPlace)，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;而NAND Flash则需I/O接口，因此使用时需要写入驱动程序。
通过以上的分析和比较，NANDFlash更适合于大容量数据存储的嵌入式系统。本设计选用Samsung公司生产的NANDFlash存储器芯片K9F1208作为存储介质，并应用在基于uPSD3234A增强型8051单片机的嵌入式系统中。
2 uPSD3234A简介
uPSD3234A是由意法半导体公司生产的一款基于8052内核的增强型Flash单片机，其结构如图1所示。该单片机包含1个带8032微控制器的FlashPSD、2块Flash存储器、SRAM、通用I/O口可编程逻辑、管理监控功能，并可实现USB、I2C、ADC、DAC和PWM功能。其中，片内8032微控制器，带有2个标准异步通信口、3个16位定时/计数器、1个外部中断以及JTAGISP接口(用于在系统编程)，一般应用于手持设备、家用电器等领域中。
3 K9F1208介绍
K9Fl208是Samsumg公司生产的512Mb(64M×8位)NANDFlash存储器。该存储器的工作电压为2.7～3.6V，内部存储结构为528字节×32页×4096块，页大小为528字节，块大小为(16KB+512字节);可实现程序自动擦写、页程序、块擦除、智能的读/写和擦除操作，一次可以读/写或者擦除4页或者块的内容，内部有命令寄存器。如图2所示，该器件按功能可以划分为：存储阵列、输入/输出缓冲、命令寄存器、地址译码寄存器和控制逻辑产生。其中，命令寄存器用来确定外部设备对存储器进行操作的类型;地址译码寄存器用于保存被访问的地址并产生相应的译码选通信号。主设备通过8位I/O端口分时复用访问器件命令、地址和数据寄存器，完成对芯片内存储器的访问。
4 K9F1208读/写和擦除操作的实现
对于K9F1208的操作主要有页读取和页编程操作。图3是NANDFlash的标准页读取时序图。具体的页读取操作如下：发命令阶段，在片选信号CE有效的情况下，首先命令允许信号CLE有效，此时写入信号WE有效，芯片准备好信号R/B置高，表示准备好;同时向I/O口发送读操作命令(0xOO或OxO1)，表示是读操作。发地址阶段，此时片选有效，地址允许信号ALE有效，写入信号WE保持有效，连续发送4个地址字;K9F1208的地址寄存器接收到地址值后，R/B信号将维持“忙”一段时间，此后R/B变为准备好状态。最后是数据输出阶段，每次读有效信号置低有效时，将会输出一组数据。如此往复直到所有数据输出完毕。
图4是NANDFlash的标准页编程时序图。具体的页编程操作如下：发命令阶段，向I/O口发送页编程操作第一个命令字(Ox80)，表示是页编程操作。发地址阶段，连续发送4个地址字，K9Fl208的地址寄存器接收到地址值后，等待接收数据;当数据总线发送数据后，K9F1208连续接收数据，直到接收到页编程的第二个命令字(0x10)，即结束等待接收数据的状态;R/B信号将维持“忙”一段时间，此后R/B变为准备好状态。最后总线上发出读状态命令字(Ox70)，则K9F1208的命令寄存器接收并响应该命令，向I/O口发送表示操作成功的状态数据(Ox00)或表示操作失败的状态数据(OxO1)。
5 uPSD3234A与K9F1208的连接
5.1硬件部分
uPSD33234A的数据总线DATAO～7直接连接到K9F1208的数据线上。K9F1208的读/写信号是直接通过uPSD3234A的读/写信号驱动的，K9F1208的ALE地址允许信号、CLE命令允许信号、片选使能信号分别由uPSD3324A的P43、P44、P45来控制，而K9F1208的R/B状态输出信号由uPSD3234A的P46来读取。硬件连接如图5所示。根据该硬件连接的情况，在驱动过程中，可以在uPSD3234A中定义一个无效地址，通过对该无效地址进行读写来控制WR和RD信号。
5.2软件部分
本设计的驱动程序包括基本的操作函数和Flash操作API函数。基本的操作函数包括输入命令值、输入地址值、输入数据值、读取数据值和读取状态等函数。由于K9F1208是无地址的，故先定义一个外部存储器的空地址来对它进行空写和空读。定义的语句为：
