基于VxWorks的NAND FLASH驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)

0 引 言
目前，隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)來說，還是基本采用了馮?諾依曼結(jié)構(gòu)。然而馮?諾依曼結(jié)構(gòu)的一個(gè)中心點(diǎn)就是存儲(chǔ)一控制，所以存儲(chǔ)器在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的作用是非常重要的。嵌入式計(jì)算機(jī)作為計(jì)算機(jī)中的一個(gè)類別，對(duì)執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性都有較強(qiáng)的要求，這也決定了嵌入式系統(tǒng)不僅要有實(shí)時(shí)性很強(qiáng)的操作系統(tǒng)，同時(shí)也需要一種安全、快速的存儲(chǔ)設(shè)備。同時(shí)，嵌入式系統(tǒng)經(jīng)常會(huì)涉及到海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，這就要求存儲(chǔ)設(shè)備必須具有可靠性高，功耗低，容量大，掉電數(shù)據(jù)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(nèi)公認(rèn)的最有特色的高性能實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)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(yīng)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(wèi)星通信、軍事演習(xí)、彈道制導(dǎo)、飛機(jī)導(dǎo)航等。
目前，在VxWorks實(shí)現(xiàn)上，涉及文件系統(tǒng)的文章不少，但一般都是針對(duì)容量較小，操作相對(duì)簡(jiǎn)單的NORFLASH實(shí)現(xiàn)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(tái)上，利用三星公司的大容量NAND FLASH實(shí)現(xiàn)文件系統(tǒng)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(shù)據(jù)區(qū)，再加上64 Mb的備用區(qū)。一塊這種芯片被分為2 048個(gè)塊，每個(gè)塊又分為64頁，每頁由2 KB的數(shù)據(jù)區(qū)加上64 B的備用區(qū)組成。如圖1所示，列地址為12 b(A11～A0)。當(dāng)A12為0時(shí)，A10～A0確定對(duì)每頁中2 KP；數(shù)據(jù)的訪問；當(dāng)A12為1時(shí)，訪問的是64 B的備用區(qū)。由于NANDFLASH芯片在出廠時(shí)就可能出現(xiàn)壞塊(塊中的某個(gè)或多個(gè)bit不能有效的進(jìn)行讀寫)，為了將其標(biāo)注出來，三星公司保證每個(gè)壞塊的第一頁和第二頁備用區(qū)第一個(gè)byte的數(shù)據(jù)沒有被初始化為0xFF。設(shè)計(jì)人員要確保在對(duì)該芯片進(jìn)行擦除之前，先將這個(gè)信息保留起來(建一個(gè)壞塊表)。行地址為17 b(A28～A12)。它確定了對(duì)2 048塊×64頁=128 K個(gè)頁中的某一頁進(jìn)行訪問。為了簡(jiǎn)化NAND FLASH芯片的管腳，其地址和數(shù)據(jù)信息共享8個(gè)I／O管腳，因此，其29 B的地址信息被設(shè)計(jì)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(duì)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(yīng)的數(shù)據(jù)，最后送確認(rèn)字。需要說明的是，由于地址、命令和數(shù)據(jù)都共用8個(gè)I／O管腳來進(jìn)行傳輸，因此在硬件上必須要有專用的管腳來區(qū)分傳輸類型(在傳輸命令的時(shí)候，命令鎖存使能信號(hào)CLE有效；在傳輸?shù)刂返臅r(shí)候，地址鎖存使能信號(hào)ALE有效)。具體的命令字、時(shí)序和操作流程在K9F2G08Q0M的數(shù)據(jù)手冊(cè)上有較詳細(xì)的描述，在此不一一詳述。