К. Зян; Д. Зяо
При создании систем цифровой обработки сигналов, особенно в системах обработки и воспроизведения видеоизображений и звука, зачастую возникает необходимость хранения и оперативной перезаписи больших объемов данных. Для таких задач идеально подходят микросхемы NAND флэш-памяти, которые обладают большей логической емкостью и гораздо меньшим временем записи-стирания по сравнению с традиционной NOR флэш-памятью. Поскольку NAND флэш-память имеет сложный внешний интерфейс с мультиплексированной шиной адреса, данных и команд, для работы с ней процессор должен формировать определенные комбинации команд и сигналов управления.
Введение
В ряде новых цифровых сигнальных процессоров, например, в анонсированных к выпуску в 2007 году процессорах семейств Blackfin ADSP-BF54x и ADSP-BF52x, эта возможность реализована на аппаратном уровне при помощи интегрированного контроллера. Предлагаемая статья ориентирована, в первую очередь, на разработчиков, которые применяют или планируют применять не имеющие такой аппаратной поддержки процессоры Blackfin предыдущего поколения ADSP-BF53x в своих устройствах и хотели бы добавить в них возможности записи и воспроизведения объемных файлов с изображениями, аудио-, видеоданными и др.
Технология NAND флэш-памяти зародилась как альтернатива накопителям на жестких дисках для портативных устройств, предъявляющих особые требования к потребляемой мощности. Сегодня в большинстве сотовых телефонов, «карманных» компьютеров (Personal Digital Assistant, PDA), цифровых камер, портативных медиаплееров (Portable Media Player, PMP) и других мобильных вычислительных, коммуникационных и бытовых устройств для хранения больших объемов данных и операционных систем применяется NAND флэш-память.
В свою очередь, процессоры Blackfin хорошо подходят для применения в портативных системах по причине их малой рассеиваемой мощности, высокой производительности и «конвергентной» архитектуры. Поэтому все чаще возникает задача подключения NAND флэш-памяти к процессорам Blackfin. В этой статье обсуждается подключение к процессорам ADSP BF53x Blackfin NAND флэш-памяти как MLC-, так и SLC-типа. Статья сопровождается примерами функций низкоуровневого драйвера, работоспособность которого была проверена на аппаратной платформе, состоящей из оценочной платы ADSP-BF533 EZ-KIT LITE (ревизия 1.6) и подключенной к ней дочерней платы NAND флэш-памяти в среде VisualDSP++ 4.0 (с обновлением от апреля 2006 года).
Для того чтобы разработчики систем имели бóльшую свободу действий, в статье описываются два подхода к реализации интерфейса. В качестве примера использовались микросхемы NAND флэш-памяти SLC-типа K9F2G08U0M производства Samsung и MLC- типа TC58NVG3D4CTG производства Toshiba.
Типичные приложения памяти SLC- и MLC-типа
NAND и NOR флэш-память
Микросхемы NOR флэш-памяти широко применяются в электронной индустрии. Онитимеют простой интерфейс и годятся для прямого исполнения кода, что позволяет применять их в устройствах, не требующих хранения данных. NOR память обладает высокой скоростью чтения, однако ее быстродействие при записи и стирании невелико. По мере усложнения современных устройств от них требуется хранение все больших объемов данных и кода программ при меньшем времени записи и стирания. Все эти возможности предоставляет NAND флэш-память. Емкость современных микросхем NAND флэш-памяти варьируется от 8 до 512 Мбайт (16 Гбит макс. по данным на 2007 г. — прим. редактора). NAND память представляет собой устройство ввода/вывода, и для выполнения любой операции с ней необходим достаточно сложный драйвер.
Ячейки памяти, обращение к которым происходит чаще, становятся более подверженными возникновению ошибок. Поэтому устройства NAND флэш-памяти обычно имеют дополнительную память, которая может использоваться файловой системой для замещения плохих блоков хорошими без уменьшения доступного объема. Файловые системы для NAND флэш-памяти, такие как JFFS2, обычно стараются обеспечивать равномерный износ по всему объему памяти для увеличения срока действия устройства.
Внутренняя организация микросхемы флэш-памяти K9F2G08U0M
