基于VxWorks的NAND FLASH驅動(dòng)程序設計

0 引 言
目前，隨著(zhù)電子技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機技術(shù)也得到飛速的發(fā)展，產(chǎn)生了很多新技術(shù)。但就計算機的基本結構來(lái)說(shuō)，還是基本采用了馮?諾依曼結構。然而馮?諾依曼結構的一個(gè)中心點(diǎn)就是存儲一控制，所以存儲器在計算機系統中的作用是非常重要的。嵌入式計算機作為計算機中的一個(gè)類(lèi)別，對執行速度和系統可靠性都有較強的要求，這也決定了嵌入式系統不僅要有實(shí)時(shí)性很強的操作系統，同時(shí)也需要一種安全、快速的存儲設備。同時(shí)，嵌入式系統經(jīng)常會(huì )涉及到海量數據的存儲，這就要求存儲設備必須具有可靠性高，功耗低，容量大，掉電數據不丟失等特點(diǎn)，而NAND FLASH芯片正好具有這些優(yōu)點(diǎn)。
VxWorks是嵌入式領(lǐng)域內公認的最有特色的高性能實(shí)時(shí)操作系統之一。它以其良好的可靠性和卓越的實(shí)時(shí)性，被廣泛地應用在通信、軍事、航空、航天等高精尖技術(shù)及實(shí)時(shí)性要求極高的領(lǐng)域中，如衛星通信、軍事演習、彈道制導、飛機導航等。
目前，在VxWorks實(shí)現上，涉及文件系統的文章不少，但一般都是針對容量較小，操作相對簡(jiǎn)單的NORFLASH實(shí)現的。本文討論了如何在以AMCC公司的Power PC芯片PPC440epx為核心的嵌入式平臺上，利用三星公司的大容量NAND FLASH實(shí)現文件系統的具體辦法。

1 三星NAND FLASH芯片K9F2G08QOM
K9F2G08QOM芯片的容量為256 M×8 b=2 Gb的數據區，再加上64 Mb的備用區。一塊這種芯片被分為2 048個(gè)塊，每個(gè)塊又分為64頁(yè)，每頁(yè)由2 KB的數據區加上64 B的備用區組成。如圖1所示，列地址為12 b(A11～A0)。當A12為0時(shí)，A10～A0確定對每頁(yè)中2 KP；數據的訪(fǎng)問(wèn)；當A12為1時(shí)，訪(fǎng)問(wèn)的是64 B的備用區。由于NANDFLASH芯片在出廠(chǎng)時(shí)就可能出現壞塊(塊中的某個(gè)或多個(gè)bit不能有效的進(jìn)行讀寫(xiě))，為了將其標注出來(lái)，三星公司保證每個(gè)壞塊的第一頁(yè)和第二頁(yè)備用區第一個(gè)byte的數據沒(méi)有被初始化為0xFF。設計人員要確保在對該芯片進(jìn)行擦除之前，先將這個(gè)信息保留起來(lái)(建一個(gè)壞塊表)。行地址為17 b(A28～A12)。它確定了對2 048塊×64頁(yè)=128 K個(gè)頁(yè)中的某一頁(yè)進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。為了簡(jiǎn)化NAND FLASH芯片的管腳，其地址和數據信息共享8個(gè)I／O管腳，因此，其29 B的地址信息被設計為5個(gè)周期進(jìn)行傳輸。具體操作如表1所示。

注：起始地址是列地址；L表示必須置為低電平
對NAND FLASH的操作流程比較簡(jiǎn)單，即在第一個(gè)周期里送操作相關(guān)的命令字，然后送地址，以及相應的數據，最后送確認字。需要說(shuō)明的是，由于地址、命令和數據都共用8個(gè)I／O管腳來(lái)進(jìn)行傳輸，因此在硬件上必須要有專(zhuān)用的管腳來(lái)區分傳輸類(lèi)型(在傳輸命令的時(shí)候，命令鎖存使能信號CLE有效；在傳輸地址的時(shí)候，地址鎖存使能信號ALE有效)。具體的命令字、時(shí)序和操作流程在K9F2G08Q0M的數據手冊上有較詳細的描述，在此不一一詳述。