基于SOPC的NAND Flash控制器設(shè)計(jì).pdf

1、隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)新領(lǐng)域在近些年來(lái)的爆發(fā)式發(fā)展，整個(gè)社會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的需求正在快速增長(zhǎng)。NAND Flash存儲(chǔ)器件憑借自身高速度、低成本、大容量等特點(diǎn)，獲得了廣泛的應(yīng)用。在包括SOPC在內(nèi)的各型片上系統(tǒng)中，集成NAND Flash控制器正成為一種常態(tài)。
　　本文介紹了NAND Flash存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展歷程和市場(chǎng)應(yīng)用現(xiàn)狀，詳細(xì)討論了NAND Flash的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、接口標(biāo)準(zhǔn)以及存取操作特點(diǎn)，闡明了NAND Fla

2、sh控制器設(shè)計(jì)的原理以及需要滿足的規(guī)范。在這樣的理論基礎(chǔ)上，依據(jù)某型自主研發(fā)SOPC的實(shí)際需求，提出了一型適用于該SOPC芯片的基于AMBA AHB總線協(xié)議的可配置NAND Flash控制器，能實(shí)現(xiàn)對(duì)多種異步接口NAND Flash的讀寫。
　　本文提出的NAND Flash控制器，利用配置寄存器和狀態(tài)寄存器進(jìn)行控制，使用片內(nèi)緩存對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行暫存，采用多級(jí)的狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)具體的控制時(shí)序。同時(shí)，為了解決NAND Flash存儲(chǔ)器由外部干擾

3、或者位翻轉(zhuǎn)等原因造成的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤情況，本文所述的 NAND Flash控制器加入了基于 BCH碼的 ECC（Error Checking and Correcting）校驗(yàn)?zāi)K。本文深入分析了基于BCH碼的ECC編碼和解碼算法，并給出了對(duì)應(yīng)的8位并行電路實(shí)現(xiàn)。通過(guò)加入ECC校驗(yàn)?zāi)K，只損失了非常小的讀寫效率，就大幅提升了數(shù)據(jù)存取的可靠性。整個(gè)控制器擁有良好的可配置性，可擴(kuò)展性，并且電路復(fù)雜度低，硬件資源占用小。
　　NAND Fla

4、sh控制器的驗(yàn)證工作包括功能仿真，F(xiàn)PGA驗(yàn)證和SOPC板上測(cè)試總共三個(gè)方面。在功能仿真的階段，利用計(jì)算機(jī)上的仿真軟件對(duì)設(shè)計(jì)的功能進(jìn)行了全面的驗(yàn)證和調(diào)試。確定仿真結(jié)果正確后，利用一塊搭載FPGA和NAND Flash芯片的開發(fā)板進(jìn)行了實(shí)際的功能測(cè)試，結(jié)果表明本文所述的控制器能夠正確地進(jìn)行NAND Flash的各種讀寫操作。最后，在某型SOPC芯片完成流片并生產(chǎn)出開發(fā)板后，在該型SOPC中進(jìn)行了實(shí)際部署，并測(cè)試了NAND Flash控制器