单片机与DSP中的基于DSP PNX1501的NandFlash在线烧录系统
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2020-12-09
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单片机与单片机与DSP中的基于中的基于DSP PNX1501的的NandFlash在线烧录在线烧录
系统系统
0 引言 随着电子产品市场的不断扩大，闪存器无疑将获得极大的增长。这种增长在很大程度上取决于存储器的
非易失性、低功耗、高密度和重量轻等特点。多项优点集于一身使得闪存器在移动电子和嵌入式领域中得到了
极大的应用。而nand-Flash价格便宜量又足，性价比也很高，且十分轻便，抗震性也很不错，很适合用来做数
码产品，现在的单片nandFlash芯片的存储容量已经可以做到4 GB。很难想像，在一个大小只有12×20×1.2mm
的芯片里可以做到如此的容量。然而，由于Flash管脚多、体积小、一但使用后拆卸很不方便，因此，开发在线
烧录系统也就成为嵌入式开发领域不可缺少的一步。 1 NandFlash简
0 引言引言
随着电子产品市场的不断扩大，闪存器无疑将获得极大的增长。这种增长在很大程度上取决于存
储器的非易失性、低功耗、高密度和重量轻等特点。多项优点集于一身使得闪存器在移动电子和
嵌入式领域中得到了极大的应用。而nand-Flash价格便宜量又足，性价比也很高，且十分轻便，
抗震性也很不错，很适合用来做数码产品，现在的单片nandFlash芯片的存储容量已经可以做到
4 GB。很难想像，在一个大小只有12×20×1.2mm的芯片里可以做到如此的容量。然而，由于
Flash管脚多、体积小、一但使用后拆卸很不方便，因此，开发在线烧录系统也就成为嵌入式开
发领域不可缺少的一步。
1 NandFlash简介简介
NOR和NAND是现在市场上两种主要的非易失闪存技术。Intel于1988年首先开发出NOR flash技
术，彻底改变了原先由EPROM和EEPROM一统天下的局面。紧接着，1989年，东芝公司发表
了NAND flash结构，该结构强调降低每比特的成本和提供更高的性能，且可象磁盘一样通过接口
轻松升级。NandFlash作为高数据存储密度的理想解决方案，可以达到高存储密度，并且写入和
擦除的速度也很快。而其应用NAND的困难在于flash的管理问题和需要特殊的系统接口，Nand-
Flash器件使用复杂的I／O口来串行存取数据，各个产品或厂商的方法可能各不相同。它用8个引
脚来传送控制、地址和数据信息。NandFlash的读、写操作采用512字节的块，这有点像硬盘管
理的此类操作。这样，基于NandFlash的存储器就很自然地可以取代硬盘或其他块设备，因为它
也可以对称为块的存储器单元块进行擦写和再编程。任何flash器件的写入操作只能在空或已擦除
的单元内进行，所以，在大多数情况下，在进行写入操作之前必须先执行擦除(在NandFlash闪存
中每个块的最大擦写次数是一百万次)。总而言之，现在市面上常见的优盘、MP3和MP4等数码
设备的存储系统都是采用NandFlash存储芯片来实现的。
2 在线烧录系统构架在线烧录系统构架
本文介绍的整个烧录系统由三部分组成，其中PC端通过PCI总线提供待烧录数据并负责控制
PNX1051 DSP，而DSP则负责解析，以将上端PC传送的命令和数据通过控制GPIO管脚来控制
NandFlash的通信时序以及烧录的实现。图1所示是该烧录系统的系统结构框图。
PNX1501是飞利浦公司推出的一款音视频处理芯片，该芯片的工作主频为300 MHz，并带有丰
富的通信接口，可支持DDR、SDRAM、Nand-Flash、NorFlash和IDE等，此外，它还有30多个
GPIO脚可以作为普通IO对外围芯片进行控制。本系统只用于实现对NandFlash裸片的烧写，因
而不使用其自带NandFlash接口，而采用GPIO直接控制，这样在时序和逻辑上更加灵活。DSP
与计算机之间的通信通过PCI总线实现，此外，DSP外扩有32MB DDR，该NandFlash用GPIO0
～GPIO7作为数据口，GPIO8～GPIO12作为控制信号脚。对于市场上的专用烧录器件而言，其
烧录速度的瓶颈在于数据传输。目前，大多数烧录器的数据传输速度都很低且自身缓存很小。烧
录过程中需要与PC频繁进行数据通信，故在烧录比较大的文件系统时，需要花费很长的时间，
而且操作极为复杂，更主要的是不能在线烧写，一但制成成品而需要更新时，就必须将Flash芯
片拆卸下来，而对于本系统而言，PCI的传输带宽可以达到133 MB／s，即使是很大的文件系
统，也能很快传输完毕，此外，由于是在线烧录，不需要对Flash进行拆卸，因此，对于产品的
更新极为方便。本系统中选用的HY27US08121M NandFlash为三星公司生产的一款64MB
Flash，该器件的块擦除时间为2ms，页写入时间为0.5 ms，可以实现高速读写。
3 系统软件系统软件
目前市场上Flash的存储空间均以块为单位进行管理，每一块大小为32页，每页包含512字节的
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