MT29F1G08ABAEAWP兼容性评估和测试

MT29F1G08ABAEAWP兼容性评估和稳定性测试文件当前版本号：V1.2本文档主要是评估MT29F1G08ABAEAWP[1]芯片和K9F1G08U0E芯片的兼容性，以及测试MT29F1G08ABAEAWP芯片的稳定性。MT29F1G08ABAEAWP芯片直接代换K9F1G08U0E芯片必须满足以下代换原则：代换IC的功能、封装形式、引脚用途、引脚序号必须相同。注[1]：型号为K9F1G08U0E的NANDFlash芯片简称为K型E版。型号为MT29F1G08ABAEAWP的NANDFlash芯片简称为MT型。硬件性能表1硬件性能对比芯片型号MT型K型E版IC功能存储数据存储数据封装48-TSOP(12*20)48-TSOP(12*20)操作电压3.3V(2.7V~3.6V)3.3V(2.7V~3.6V)可持续擦写次数10万次以上10万~100万次由表1可知两种芯片硬件性能方面一致，所以硬件电路部分可直接兼容。引脚介绍表2MT型芯片引脚简介引脚名称引脚功能CLE命令锁存功能ALE地址锁存功能CE#芯片使能RE#读使能WR#写使能WP#写保护R/B就绪/忙输出信号Vcc电源Vss地N.C不接IO0~IO7传输数据、命令、地址DNU未使用两种芯片的引脚用途、序号、以及功能，大部分引脚都相同，只有个别引脚存在差异，如下所示。相同点：命令、地址、数据都通过8个I/O口传输。写命令、地址、数据时，都需要将WE、CE信号同时拉低。数据在WE信号的上升沿被NANDFlash锁存。命令锁存信号CLE和地址锁存信号ALE用来分辨、锁存命令或地址。在CLE上升沿，命令被锁存。在ALE上升沿，地址被锁存。不同点：通过对比两种芯片的引脚图，只有6个引脚的连接属性可能不同。MT型芯片：P25、P48：Vss，P34、P39：Vcc，P38、P47：DNU。K型E版芯片：P25、P48、P34、P39、P38、P47：N.C（不接）。因为MT型芯片的数据手册中对这几个脚口是推荐连接，经过测试发现不连接这几个脚口芯片也可以正常运行，所以两种芯片的引脚兼容。芯片内部存储布局及存储操作特点MT型：一片NANDFlash为一个设备(device)，如图1MT型芯片物理结构图所示，其数据存储分层为：1设备(Device)=2个平面（plane）1个平面（plane）=512块(Blocks)1块(Block)=64页(Pages)1块(Page)=2112字节(Bytes)=数据块大小(2048Bytes)+OOB块大小(64Bytes)图1MT型芯片物理结构图MT型NANDFlash片内寻址采用28位地址形式。由于地址只能在I/O[7:0]上传递，因此，必须采用移位的方式进行传递数据。从表3的分段寻址表中可以看出，28位地址从第0位开始分四次通过I/O0－I/O7进行传送，并进行片内寻址。具体含义如下：CA0－CA11位：表示页内地址（列地址）CA0~CA10，就是页内地址，地址范围是从0到2047。如果C11等于1，CA[10:6]必须为0，此时访问的地址为页的OOB区，OOB区为64byte。PA0—PA5：为页地址（pageaddress），表示一个块有64个页。PB6—BA15：为块地址（pageaddress），表示总共有1024个块。BA6是平面选择位，Plane0：BA[6]=0，Plane1：BA[6]=1。表3MT型分段寻址表I/O0I/O1I/O2I/O3I/O4I/O5I/O6I/O71stCycleCA0CA1CA2CA3CA4CA5CA6CA71ndCycleCA8CA9CA10CA11*L*L*L*L1rdCyclePA0PA1PA2PA3PA4PA5BA6BA74thCycleBA8BA9BA10BA11BA12BA13BA14BA15K型E版：一片NANDFlash为一个设备(device)，如图2K型E版芯片物理结构图所示，其数据存储分层为：1设备(Device)=1024块(Blocks)1块(Block)=64页(Pages)1块(Page)=2112字节(Bytes)=数据块大小(2048Bytes)+OOB块大小(64Bytes)图2K型E版芯片物理结构图K型E版NANDFlash片内寻址采用28位地址形式。由于地址只能在I/O[7:0]上传递，因此，必须采用移位的方式进行传递数据。从表2.1的分段寻址表中可以看出，28位地址从第0位开始分四次通过I/O0－I/O7进行传送，并进行片内寻址。具体含义如下：0－11位：表示页内地址（列地址）A0~A10，就是页内地址，地址范围是从0到2047。这样从A0到A11，一共就是12位，可以表示的范围就是0~212，即0~4096了。实际上，由于我们访问页内地址，可能会访问到OOB的位置，即2048-2111这64个字节的范围内，所以，此处实际上只用到了2048～2111，用于表示页内的OOB区域，其大小是64字节。A12～A27，称作页号，页的号码，可以定位到具体是哪一个页。A18～A27，表示对应的块号，即属于哪个块。表4MT型分段寻址表I/O0I/O1I/O2I/O3I/O4I/O5I/O6I/O71stCycleA0A1A2A3A4A5A6A71ndCycleA8A9A10A11*L*L*L*L1rdCycleA12A13A14A15A16A17A18A194thCycleA20A21A22A23A24A25A26A27小结通过对比两种芯片，可知两种芯片的结构上存在很大的差异，MT型芯片中含有2个Plane，对于每个Plane都有一个Dataregister（缓冲）和一个Cacheregister（缓存）。K型E版芯片只有一个Plane，一个Dataregister（缓冲）。从两种芯片的分段寻址表来看，每次发送的地址都是相互对齐的。因此两种芯片传递地址的过程应该是一致的。命令对比由于MT型芯片的功能比K型E版芯片的功能要多，它支持页编程缓存模式、读页缓存模式、OTP（一次编程模式）、内部数据移动、封锁数据块（1.8V）等模式，并且它还支持Two-Plane方式的访问。为了确定K型E版芯片中的常用命令是否和MT型芯片一致，为此对比了以下常用的命令：表5常用命令对比NANDFlash操作MT型（时间）K型E版(时间)读页00h-30h（25us）00h-30h（25us）页编程80h-10h（200us）80h-10h（400us）块擦除60h-D0h（700us）60h-D0h（4.5ms）读ID90h90h读状态70h70h页复制00h-35h，85h-10h00h-35h，85h-10h从表5中可以知道两种芯片的常用命令相同，MT型芯片相对于K型E版芯片的读页、页编程、块擦除等操作的速度要快。由于页复制操作只支持在同一个Plane中进行操作，而MT型芯片中是有两个Plane（偶数块和奇数块分别在不同的Plane中），因此可以推测MT型芯片只允许偶数（或奇数）数据块之间进行页复制操作。测试功能测试功能测试主要是验证MT型芯片是否可以正常的使用K型E版芯片中的常用命令（即NANDFlash驱动中使用到的命令），同时验证前面的推测。本次主要是对表5中的6个命令进行验证测试。表6功能测试结果测试命令测试结果MT型K型E版读页（00h-30h）正常正常页编程（80h-10h）正常正常块擦除（60h-D0h）正常正常读ID（90h）正常正常读状态（70h）正常正常页复制（00h-35h，85h-10h）奇数块和偶数块之间的复制操作不通过，偶数块或者奇数块之间的复制正常。正常结论：MT型芯片可以正常的使用K型E版芯片中读页、页编程、块擦除等基本操作。MT型芯片不支持跨Plane的页复制操作。全盘测试全盘测试是基于文件系统上的测试，该测试基本涉及到NANDFlash所有功能[2]，并且使用到了U盘区所有的数据块。所以，它是评估NANDFlash整体性能的一个重要测试。测试目的：确定NANDFlash芯片整体性能的稳定性。测试过程：在文件系统上新建500个文件，每个文件追加184K（数据设为184K时，U盘存储区基本写满）的数据，并统计全盘测试过程中的NANDFlash总擦写次数和交换块擦写次数。追加成功之后，再通过往cmd.exe中写入CHKDSKG:[3]命令检查G盘（为设备在PC上显示的移动磁盘号）中的文件系统是否存在错误。注[2]：主要包括NANDFlash块擦除、页复制、读页、写页、读状态、读ID等。注[3]：CHKDSK命令是主要用于检查文件系统中的逻辑完整性。全盘测试数据如表7所示。表7全盘测试数据测试设备1号（MT型）2号（MT型）K型E版全盘测试通过通过通过NANDFlash总擦写次数119231192311923交换区总擦写次数544854485448测试时间35分钟35分钟40分钟结论：MT型芯片可以通过全盘测试。MT型芯片相对于K型E版芯片的测试时间有所减少。数据块擦写寿命测试测试目的：确定MT型芯片的擦写寿命[4]。测试过程：擦除源数据块，往源数据块中写满数据，再按页检查写入的数据是否正确。在源数据块数据成功写满之后，先擦除目标数据块，再使用NANDFlash的CopyPage操作将源数据块中的数据按页复制到目标数据块。复制结束之后，按页检查目标数据块中的数据是否和源数据块一致，不一致则表示目标数据块出现了比特错误。重复第二步操作，直到目标数据块出现比特错误为止，记录进行的CopyPage操作的次数——擦写寿命。表8MT型擦写寿命测试数据块地址测试设备1号2号K型E版0x6DC0000182200//0x6E00000121100//0x6E40000109900488200/0x6E80000117900119000/0x6EC000086700313500/平均擦写次数123560306900约5万次[