第 30 卷 第 2 期
2007 年 4 月
电 子 器 件
Chinese J ournal Of Electron Devices
Vol. 30 No. 2
Apr. 2007
Design and Optimization of Large2Capacity NAND Flash Driver Based on WinCE System
Z HA N G Chao , Z HA N G Zhe , HU Chen
(
N ational A S IC S ystem Engineering Center , S outheast Universit y , N anjing 210096 , China
)
Abstract :As NAND Flash has the advantages of fast access time , small size and low cost , it’s the appro2
priate storage device for mass data. This paper designs a solution for large2capacity NAND Flash applica2
tion on WinCE. This paper uses the methods of dynamic sector allocation , bad block management and
buffer cache to improve the driver’s stability and performance. The driver’s throughput can reach 2
Mbyte/ s for reading and 3Mbyte/ s for writing. It has passed the test of CET K.
Key words :mass storage ;dynamic sector allocation ;bad block management ;buffer cache
EEACC :2570
WinCE 系统上大容量 NAND Flash 驱动设计与优化
张 超 ,张 哲 ,胡 晨
(
东南大学国家专用集成电路系统工程中心 ,南京 210096
)
收稿日期 :2006204210
作者简介 :张 超
(
19812
)
,男 ,硕士研究生. 研究方向为微电子与固体电子学、嵌入式系统设计 ,zcclark @hotmail. com;
张 哲
(
19762
)
,男 ,东南大学电子工程系博士研究生、讲师 ;
胡 晨
(
19672
)
,男 ,东南大学电子工程系教授
摘 要 :
NAND Flash 具有存取速度快、体积小、成本低的特点 ,适宜作为海量数据的存储设备. 本文设计了一种大容量
NAND FLASH 在 WinCE 系统上的实现方案. 通过动态扇区分配、坏块管理和数据缓存等技术 ,提高了 Flash 驱动的安全性、
稳定性和读写性能. 经过优化后 ,平均读取速度 2 Mbyte/ s ,写入速度 3 Mbyte1/ s. 整个驱动通过了微软测试工具 CETK
(
WinCE Test kit
)
的测试.
关键词 :大容量存储设备 ;嵌入式 WinCE ;动态扇区分配 ;坏块管理 ;数据缓存
中图分类号 :TP333 文献标识码 :A 文章编号 :100529490( 2007) 0220638205
随着嵌入式系统的发展 ,对大容量低功耗存储
器需求日益增强. 特别是在手持和车载导航领域 ,由
于导航地图往往体积庞大
(
大于 1 GB
)
,因此急需一
种与之相应的大容量存储设备. NAND Flash 以其
低廉的价格 ,快速的擦写速度和相对较小的体积 ,在
该领域显示了极强的竞争力. 同时大容量芯片与小
容量在结构上不尽相同 ,这也造成了两者驱动的差
别. 本文在 XScale 硬件平台和 WinCE 操作系统上
实现了一种高效、安全、稳定的大容量
(
2 GB
)
Nand
Flash 驱动.
1 硬件方案设计
本文使用 PXA255 处理器
(
400 M Hz
)
、2 MB
NOR Flash
(
E28F128
)
和 64Mbyte SDRAM
(
W981216
)
, NAND Flash 由 两 片 三 星 公 司
K9W8G08U1M
(
1 GB
)
芯 片 级 联 而 成. 每 块
K9W8G08U1M 芯 片 其实 由 两 块 K9 K4 G08U0M
(
512 Mbyte
)
芯片封装而来 , 它们通过两根片选
(
/ CE1和/ CE2
)
分别选通
[1 ]
. 本文采用采用 GPIO 方
式控制读写和擦除时序 ,具体的操作由 FMD 层实
现. AL E
(
地址锁存
)
、CL E
(
命令锁存
)
、R/ B
(
空闲/
忙
)
和 CE 分别通过 PXA255 的 GPIO 口控制 ,同一
时刻最多只能选中一片. 经过软件控制 ,将四片分立
的 512 MB 存储区域组成一块地址连续的 2 GB 存
储块. NAND Flash 的读写控制信号/ RE 和/ WE 由
PXA255 内存控制器的片选
(
CS1
)
和读写信号
(
/ OE
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