FLASH原理与应用培训ppt课件

1、FLASH Introduction目录FLASH器件简介FLASH运用场所FLASH硬件设计FLASH软件设计FLASH测试目的FLASH运用案例Page FLASH作为一种非易失性存储器，在原理、技术和构造上，与ROM、PROM、EPROM和EEPROM存储器有着显著不同。它是一种可快速擦除可现场编程的快擦写存储器。 这种特性决议了FLASH作为BIOS、在线擦写和掉电维护数据和分区维护数据等场一切着广泛的运用。 FLASH是由一个带浮栅的晶体管构成，该晶体管的阈值电压可经过在其栅极上施加电场而被反复改动编程，结合了EPROM编程机制和EEPROM擦除特点。FLASH器件简介Page 非易

2、失性：掉电数据不会丧失 ROM特性在线更改数据: RAM特性兼有ROM和RAM的特点:块构造：Flash按块操作的特点命令接口：可编程特性编程特点：编程之前必需擦除寿命限制：普通的Flash为10万次的擦写循环，20年的数据坚持时间FLASH器件简介Page 容量:1Mbit(128K8bit)，4Mbit(512K8bit/256K 16bit)16Mbit(2M8bit/1M16bit)，32Mbit (2M16bit) 64Mbit(4M16bit),128Mbit(16M8bit/8M16bit)数据宽度：有2种数据总线宽度，byte、word(普通可配置FLASH器件简介Page F

3、lash IC几乎每块单板上都有它的身影单板的BIOS载体都是Flash单板软件，主机软件的载体也是FlashFlash Card由Flash芯片和一些外围控制电路组合而成可以存储大量的数据，我司所用的容量为：128256512MB在我司运用越来越广泛FLASH运用场所Page FLASH运用场所 FLASH运用于系统中，存放代码、数据，主要有以下三种情况 1、只用来存储BIOS程序，这部分器件有的需求插座，在消费线用编程器写入程序后，插在已加工好的单板上运用；2、只用来存储数据，如语音数据、话单数据、汉化字库等，经过后台进展在线加载，需求在加载程序中对不同厂家的ID号进展识别；3、部分容量用

4、来存储BIOS程序，剩余容量用来存储数据、程序等；系统上电开场任务，进展后台加载，BIOS程序可以是经过软件车间烧好也可以是经过后台加载，等BIOS程序运转后，可以将其他程序或数据加载到其他FLASH器件上，也可以是对本身进展加载；因此需求在加载程序中对不同厂家的ID号进展识别；Page 保管(不可CACHE)小系统(LPU_BASE)(不可Cache)大系统(LPU_MAIN)(不可CaChe)ROM_BASEROM_TEST_ADRROM_TOP_ADR0X100解紧缩后的BOOROM代码COMPRESSEDBOOTROM代码RAM_LOW_ADDRRAM_HIGH_ADDRBOOTROM

5、(FLASH芯片)1、主机编译BIOS代码，经过JTAG加载线烧入BOOTROM，代码的起始位置为BOOTROM基址偏移0X100。2、单板上电相当于硬件产生了0X100的复位中断，CPU从0X100的位置开场执行代码，上电时整个地址空间没有划分，各个外设的片选和基址都没有初始化，硬件的片选默许是切到BOOTROM，启动代码开场运转。3、最初的代码是在BOOTROM中运转的，首先封锁中断，制止CACHE，封锁默许的基址存放器，设置CPU存放器，初始化内存参数，配置内存基址空间，大小，DEVICE BUS参数，实现从汇编向C言语的跳转，然后拷贝BOOTROM中的代码到内存的高端地址，解紧缩并执行

6、。FLASH运用场所BIOS启动流程SDRAMPage FLASH硬件设计管脚分布不同型号的FLASH管脚能够不同，但根本都包括下面的部分：Vcc /Vccq/ Vpen / GND：电源A0-An：地址线D0-Dn：数据线CEn：片选信号OE： 输出允许WE：写入允许 / 对FLASH的编程、 擦除的形状机进展操作RP#RST # ：复位信号/POWER- DOWNBYTE#：数据宽度选择WP#：写维护信号STSRY / BY#：形状指示Vcc AddrVpen DataCE0#CE2:1#WE#OE#RP#BYTE#WP#STSGNDPage FLASH硬件设计数据地址管脚对于不存在A-1

7、/D15复用管脚的INTEL J3系列FLASH芯片，字节操作时，A0管脚选择高低字节。字节操作时，A0接CPU低位地址输出脚留意区分INTEL和MOTORAL不同；中选择字操作时BYTE#=1,A0悬空。 对于有DQ15/A-1管脚的如MBM29LV160TE芯片进展字节操作时，DQ15/A-1 作为最低位地址线接CPU的A0MOTOROLA 为 A31。FLASH器件的地址线设计应该思索兼容问题。即同一个系列FLASH中，引脚是相互兼容的情况，低容量存储器中不运用的高位地址应该经过0欧姆电阻接到CPU的地址线上，这样在单板发生FLASH容量晋级时，无需单板硬件改板。Page STS：STS

8、用于指示芯片内部形状，有效时可以是低电平输出或脉冲输出，普通接控制器的中断输入管脚。 配置为缺省方式时功能与RY/BY脚功能一样，当内部进展擦除、编程或加锁操作时，输出低电平。因其为开漏输出，设计中应该加上拉电阻。/RP：复位/深度低功耗控制输入线，低电平有效，可以使芯片处于深度低功耗形状，锁定自举模块，同时停顿模块擦除和字节编程操作以及使写形状机WSM复位，用以防止储存单元被擦除或编程。这样在电源变化的过渡期提供数据维护功能。普通用CPU的复位输出控制该管脚。/BYTE：字节选通讯号，逻辑低表示任务在8方式，逻辑高表示任务在16方式。在通常的16方式设计中，该管脚接电阻上拉。FLASH硬件设

9、计形状控制管脚Page FLASH硬件设计形状控制管脚/CE ：片选引脚，低电平有效。片选信号使能片内：器件控制逻辑，输入缓存，解码器，感应放大器。为了设计上的方便，有一些FLASH器件的有3个片选信号。芯片资料提供了运用真值表。 /OE /WE ：读写信号，低电平有效。某些芯片会有以下管脚：/WP ：当WP为低电平常，维护块不能经过软件解锁。 WP为高电平常，维护块可以经过软件解锁。 RY/BY ：为低电平常，表示当前正在编程或擦除； 高电平常，表示预备就绪，可以进展操作。与STS管脚功能一样Page FLASH硬件设计形状控制管脚INTEL J3系列的/CE信号真值表如下所示：Page V

10、CC：器件电源电压，电源电压Vlko(Lock-Out Voltage)时，一切的写操作都会被制止。电源电源在Vcc(min)和Vlko或者大于Vcc(max)时写操作不可靠。VCCQ：输出BUFFER电源电压。如SST39VF160Q和INTEL的28F160/320C3/J3系列，前者VCCQ可以在2.7V-5.5V范围内调整以提高器件的灵敏接口才干；而后者在3.3Vcc时的调整范围为2.7V-3.6V。需求留意的是，假设端口电平无需调整，VCCQ必需衔接Vcc而不能悬空。VPEN：擦除、写、块维护的电压使能管脚。当VpenVpenlk时，以上操作被制止，只允许读形状存放器，厂商及器件ID

11、，Query数据库。 因此设计中应上拉或直接与电源电压接在一同。FLASH硬件设计电源管脚Page FLASH硬件设计内部构造Page FLASH硬件设计读写操作读操作：原理与普通SRAM一样， 速度30ns-200ns，与操作电压及器件工艺有直接关系，高速CPU要适当添加读等待周期以保证FLASH的可靠呼应。擦写操作：为了降低不测操作导致FLASH数据被改写的概率，设计了多周期指令FLASH指令序列。序列含多周期建立指令和最后的启动指令，即向特殊地址写入特定指令(此部分不占用可寻址单元)。擦写最主要的特点在于其内部形状机(internal state machine)及指令序列(comman

12、d sequences)的操作方式，经过其内部形状机的输出来反映当前擦写的执行形状，擦写时需执行指令序列并同时检测内部形状机的输出以保证功能的正常执行，因此FLASH存储器需求较为复杂的软件支持。Page FLASH软件设计指令序列不同的厂家设计的指令序列都不同，例如：1INTEL的器件为2周期指令；2AMD，ST，MXIC，FUJITSU，HYUNDAI，TOSHIBA的器件为4或6周期指令；如下针对我们产品常用的FUJITSU MBM29LV400TC器件作一些引见，其为6周期指令序列。Page FLASH软件设计内部形状擦写和超时操作的内部形状主要包括两种： Toggle：数据0/1翻转

13、 Polling：数据为定值Page FLASH软件设计Toggle检测法当擦写正在进展时，每执行一次读操作相应的Toggle位都会发生翻转，假设在未超时(DQ5=0)前Toggle位不再发生翻转，表示此数据擦写胜利。假设超时(DQ5=1)后检测Toggle位仍发生翻转，那么阐明此次擦写失败。读操作可以是恣意地址空间，因Toggle位只与CE、OE和当前内部擦写进展的形状有关。Page FLASH软件设计Polling检测法当编程操作正在进展时，每执行一次读操作相应的DQ7值与最后一次写入的DQ7值相反，假设在未超时(DQ5=0)前DQ7值与最后一次写入的DQ7值一致，表示此数据擦写胜利。假设

14、超时(DQ5=1)后检测的DQ7值仍为相反值，那么阐明此次编程失败。擦除操作中对应的DQ7值为0，为1时阐明擦除胜利。对于编程指令读操作地址可以是恣意地址空间，但对于擦除指令读操作地址必需是正被擦除且未被维护的空间。Page FLASH软件设计Read/Reset指令上电后器件自动进入Read/Reset形状(FLASH硬复位信号有效后)，因此CPU自举时不需求执行Read/Reset指令即可直接从FLASH中读出数据，然而在进展完擦除、编程指令序列操作后需求发送Read/Reset指令使FLASH存储器恢复为读数据形状，否那么下一个命令能够出错。从读取厂商和器件信息的Autoselect形状

15、中跳出时需求执行Read/Reset指令。当擦写时出现错误，内部形状机计数器超越其最大值后需求经过检测相应的DQ5值为1，并执行Read/Reset指令才干从擦写失败中跳出。Page LA采样的MBM29LV400TC器件Read/Reset指令周期：FLASH软件设计Read/Reset指令Page FLASH软件设计Autoselect指令执行Autoselect指令后，即可从相应的地址空间里读出厂商和器件的ID信息，此时扫描扇区的地址空间可以获得扇区的写维护形状，终了此操作形状需求先执行Read/Reset指令再执行一次Autoselect指令才干退出。Page FLASH软件设计Era

16、se指令经过写入芯片擦除指令或扇区擦除指令开场擦除操作，并经过Polling或Toggle方式检测擦除能否正常终了。对于扇区擦除指令，分别在要擦除扇区的扇区地址内写入30H即可以同时执行多个段的擦除，但两次写入的时间间隔不能超越50us，因最后一次写入扇区地址的50us后芯片开场执行擦除操作。Page FLASH软件设计Erase指令如下所示为FLASH的扇区空间地址，地址空间的大小并不一样，内部形状机经过对A12-A17地址线的译码从而实现扇区的区分。Page FLASH软件设计Program指令经过写入编程指令开场编程操作，每写入一个数据需求经过Polling或Toggle方式检测此地址的

17、编程操作能否正常终了，如此循环直到把一切的数据都写入FLASH。时序上在WE的下降沿锁存编程字节的地址，在WE的上升沿锁存所要编程的字节数据。留意：对于存取单元数据0不能被编程为1(执行此操作能够挂死器件)，只需擦除操作才干将数据0转换成1，因此编程前需求先执行擦除操作。Page FLASH软件设计Suspend&Resume指令挂起操作只能用来暂时打断正在进展的Sector擦除操作，从而用来读取和编程另外的Sector，对于Chip擦除和编程操作周期，此命令无效。执行挂起命令后最多经过20us进入挂起形状，进入挂起形状后RY/DY管脚将输出高，且读取挂起Sector空间的地址后前往的DQ7和

18、DQ6都为1(可经过此判别能否进入挂起形状)。进入挂起形状后即可读取和编程另外的Sector，操作完后可经过Resume指令前往挂起的擦除操作。Page FLASH测试目的信号质量在后台执行读写操作，测试相应的控制信号、地址信号、控制信号、VCC电源信号质量。在对FLASH进展编程、擦除时丈量VPP电源信号、形状引脚STS、RY/BY的信号质量。对FLASH上下电与主机复位FLASH时，测试复位信号信号质量和脉宽。 Page FLASH测试目的读时序Page FLASH测试目的写时序Page FLASH测试目的复位时序Page ESR_Block_Erase( _US *flash_addr

19、)。/* Poll CSR until CSR.7 of target address = 1 (WSM ready.) */ while (!(BIT_7 & byte) & loop + = ESR_POLLING_TIMEOUT) return 0; Write_to_Flash( flash_addr, CLEAR_STATUS_REGISTERS ) ; Write_to_Flash( flash_addr, READ_FLASH_ARRAY ) ; return 1;。FLASH运用案例“块擦除程序判别不够 Page 可以看到程序只是对形状存放器BIT.7进展了判别，查询该位可用于

20、判别操作能否完成及能否超时红色字体。蓝色字体程序是清形状存放器的命令，防止指令操作有错后，芯片被“锁定，程序中没有对SR.5 进展判别，而根据芯片的资料，该位是擦除操作能否正确的标志。忽略了对BIT.5的判别，即使指令操作错误，程序前往值依然为正确。程序的严密性和维护性不够。FLASH运用案例“块擦除程序判别不够 Page FLASH运用案例擦除等待时间不够 某产品单板经过管理通道命令晋级线卡单板的Bootrom失败，导致单板Bootrom损坏，单板重启后无法注册。提示写flash失败： Download file(ID/Index):9000000/20 7005000/17 %Jan 24

21、 19:37:36 2006 Quidway LOAD/5/LOADRESULT:LoadResult: Download of software to LPU board on slot 3 has failed LPU on slot 3 occurs error, error Code:11, Error message:write flash fail.Total 2 file(s) matched, 0 file(s) download to 3 LPU.但经过系统JTAG方式可以正常晋级。因此初步疑心是管理通道加载程序有问题。Page FLASH运用案例擦除等待时间不够 经过定位出现写bootrom失败是由于flash擦除失败呵斥的。此单板flash芯片要求的擦除时间如下所示最大为10s，但程序里的flash擦除时等待的最大时间只需6sec，延伸擦除时等待的最大时间后问题处理。由于flash器件的离散性，指令操作时要思索最坏的情况。Page FLASH运用案例信号错误上拉 #RP为复位/掉电维护管脚，为高电平使能器件的正常操作，为低电平器件进入内部复位形状，并进入掉电方