基于SOPC的NAND Flash控制器設(shè)計.pdf

1、隨著大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)新領(lǐng)域在近些年來的爆發(fā)式發(fā)展，整個社會對數(shù)據(jù)存儲的需求正在快速增長。NAND Flash存儲器件憑借自身高速度、低成本、大容量等特點，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存儲技術(shù)的發(fā)展歷程和市場應(yīng)用現(xiàn)狀，詳細討論了NAND Flash的存儲結(jié)構(gòu)、接口標準以及存取操作特點，闡明了NAND Fla

2、sh控制器設(shè)計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，能實現(xiàn)對多種異步接口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)寄存器進行控制，使用片內(nèi)緩存對數(shù)據(jù)進行暫存，采用多級的狀態(tài)機實現(xiàn)具體的控制時序。同時，為了解決NAND Flash存儲器由外部干擾

3、或者位翻轉(zhuǎn)等原因造成的數(shù)據(jù)錯誤情況，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?zāi)K。本文深入分析了基于BCH碼的ECC編碼和解碼算法，并給出了對應(yīng)的8位并行電路實現(xiàn)。通過加入ECC校驗?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。整個控制器擁有良好的可配置性，可擴展性，并且電路復(fù)雜度低，硬件資源占用小。
　　NAND Fla

4、sh控制器的驗證工作包括功能仿真，F(xiàn)PGA驗證和SOPC板上測試總共三個方面。在功能仿真的階段，利用計算機上的仿真軟件對設(shè)計的功能進行了全面的驗證和調(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)板進行了實際的功能測試，結(jié)果表明本文所述的控制器能夠正確地進行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中進行了實際部署，并測試了NAND Flash控制器