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    重庆时时彩组六怎么玩能挣钱: 一种高效的嵌入式系统芯片NORFLASH控制器及控制方法.pdf

    摘要
    申请专利号:

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn CN201611246089.5

    申请日:

    2016.12.29

    公开号:

    CN106802870A

    公开日:

    2017.06.06

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G06F 13/16申请日:20161229|||公开
    IPC分类号: G06F13/16 主分类号: G06F13/16
    申请人: 杭州朔天科技有限公司
    发明人: 李俊; 黄凯杰
    地址: 310012 浙江省杭州市西湖区华星路99号东软创业大厦A408室
    优先权:
    专利代理机构: 杭州浙科专利事务所(普通合伙) 33213 代理人: 孙孟辉
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201611246089.5

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2017.06.30|||2017.06.06

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种高效的嵌入式系统芯片Nor??Flash控制器,包括寄存器单元,总线接口单元,高速缓存,Flash接口单元和多路复用器,用户通过寄存器单元对Flash进行读写操作;总线接口单元采样AMBA总线的读、写请求以及有效的地址信号和数据信号,返回读写请求对应的数据以及响应;高速缓存,用来存储来自处理器读写命令的有效地址和数据;Flash接口单元,将总线的读写请求转换成对Flash的有效读写时序,产生读写时序对应的地址、数据和控制信号,并向寄存器单元返回当前读写Flash的执行状态;多路复用器,产生Flash端口控制信号。

    权利要求书

    1.一种高效的嵌入式系统芯片Nor-Flash控制器,包括寄存器单元(10),总线接口单元
    (20),高速缓存(30),Flash接口单元(40)和多路复用器(50),其特征在于:用户通过寄存器
    单元(10)对Flash进行读写操作;总线接口单元(20)采样AMBA总线的读、写请求以及有效的
    地址信号和数据信号,返回读写请求对应的数据以及响应;高速缓存(30),用来存储来自处
    理器读写命令的有效地址和数据;Flash接口单元(40),将总线的读写请求转换成对Flash
    的有效读写时序,产生读写时序对应的地址、数据和控制信号,并向寄存器单元(10)返回当
    前读写Flash的执行状态;多路复用器(50),产生Flash端口控制信号。
    2.如权利要求1所述的高效的嵌入式系统芯片Nor-Flash控制器,其特征在于:所述寄
    存器单元(10)保存用户对Flash的操作状态以及当前Flash读写状态反馈。
    3.如权利要求1所述的高效的嵌入式系统芯片Nor-Flash控制器,其特征在于:处理器
    可通过寄存器单元(10)的CDC寄存器配合多路复用器(50)直接访问Flash。
    4.如权利要求1所述的高效的嵌入式系统芯片Nor-Flash控制器,其特征在于:所述总
    线接口单元(20)对于写请求,将有效的地址和数据信息储存于高速缓存(30)中;对于读请
    求,接收从Flash返回的有效数据信息以及Flash接口单元(40)返回的读请求的反馈信号。
    5.如权利要求1所述的高效的嵌入式系统芯片Nor-Flash控制器,其特征在于:当处理
    器对Flash有连续的擦写操作,通过高速缓存单元(30)存储擦写操作的地址和数据信息;当
    处理器对Flash有连续的读操作,则通过高速缓存单元(30)预存储当前地址所在的扇区的
    数据。
    6.如权利要求1所述的高效的嵌入式系统芯片Nor-Flash控制器,其特征在于:所述
    Flash接口单元(40)执行Flash擦写操作时,有效的地址和数据信息从高速缓存(30)获得;
    执行Flash读操作时,从总线接口单元(20)获得有效的读请求地址和数据信息,并产生读请
    求的响应信号。
    7.一种高效的嵌入式系统芯片Nor-Flash控制方法,包括擦除操作、写操作和读操作,
    其特征在于:
    对Nor-Flash进行擦除操作时,Flash接口单元(40)采样经过总线接口单元(20)转换后
    的处理器写请求与有效的地址信号,同时检查寄存器单元(10)存储的当前的操作类型,产
    生满足Flash片擦和扇区擦除的有效时序;
    对Nor-Flash进行写操作时,Flash接口单元(40)采样经过总线接口单元(20)转换后的
    处理器写请求与有效的地址信号和数据信号,产生Flash目标地址的写操作时序;Nor-
    Flash可以对片内任意地址进行写操作;
    对Nor-Flash进行读操作时,Flash接口单元(40)采样经过总线接口单元(20)转换后的
    处理读请求与有效的地址信号,产生对Flash目标地址的读操作时序,同时返回Flash目标
    地址的数据信息和当前读操作的反馈信号。
    8.如权利要求7所述的高效的嵌入式系统芯片Nor-Flash控制方法,其特征在于:擦除
    操作时,若是整片擦除操作,Flash忽略地址信号;若是扇区擦除操作,Flash接口单元接收
    处理器写请求有效地址信号,匹配并产生有效地址所属扇区的基地址,输出给Flash。
    9.如权利要求7所述的高效的嵌入式系统芯片Nor-Flash控制方法,其特征在于:写操
    作时,当处理器连续发起多次对Flash不同地址的写操作时,Flash无法及时响应,将写操作
    目标地址和数据存储在高速缓存(30)中,并在寄存器单元(10)状态位中显示当前的Flash
    工作状态;Flash接口单元(40)从高速缓存(30)获得写操作目标地址和数据,产生的有效写
    时序,直至完成所有写操作。
    10.如权利要求7所述的高效的嵌入式系统芯片Nor-Flash控制方法,其特征在于:读操
    作时,当检测到当前的读操作地址是一个新的扇区地址时,Flash接口单元(40)读取Flash
    新扇区的数据送入高速缓存(30);对同一扇区的读操作,数据直接从高速缓存(30)返回。

    说明书

    一种高效的嵌入式系统芯片Nor-Flash控制器及控制方法

    技术领域

    本发明属于计算机科学领域,具体是一种高效的嵌入式系统芯片Nor-Flash控制
    器及其控制方法。

    背景技术

    随着微控制器芯片(MCU)应用市场的推广,片上存储器越来越被广泛运用于嵌入
    式系统。嵌入式Flash能够多次编程且掉电数据不丢失,具有较高片内执行能力以及高可靠
    性,成为重要的指令、数据存储器,在消费电子和工业控制领域应用得到极大拓展。

    Flash按照内部结构和性能不同主要分为NOR和NAND两类。存储容量和成本方面,
    NAND flash结构有极高的单元密度,单元尺寸更小,可以实现高密度存储,适合大量数据存
    储;NOR flash容量小,适用于存储少量数据或指令代码。数据存储接口方面,NAND flash适
    合大批量数据擦写;NOR flash有足够的地址引脚,可以对存储区域内每一个字节进行访
    问。相比于NOR flash,NAND flash在坏块处理方面故障率更高,导致成本代价高;NAND
    flash数据总线和地址总线接口复用,接口复杂,对于flash控制器面积和能耗要求更高;此
    外NAND flash不支持数据的随机地址的存取。因此在高速数字逻辑设计芯片中,更多使用
    NOR flash进行片内数据和代码存储。

    NOR flash可以很好适应低频下片上存储数字设计,然而随着性能要求和系统频
    率的提高,NOR flash慢慢成为设计的瓶颈所在。NOR Flash有特定的端口读写时序,随着频
    率的提高,在诸多应用领域片上NOR Flash擦写速度相比于处理器较慢,从而影响芯片整体
    的性能。因此设计高效的NOR Flash控制器,从而提高微控制器芯片(MCU)整体的性能已成
    为人们关注的焦点。

    中国专利(申请号:201420771613.0,专利名称:多通道Flash控制器),该专利提出
    了一种多通道并行阵列操作的思想,提高Flash读写速度的同时,具有较好的拓展性。然而
    其设计思想并没有解决Flash端口特定读写时序所导致的设计瓶颈,针对某一个特定通道
    的读写,Flash仍然制约着性能的提高。

    中国专利(申请号:201410415763.2,专利名称:一种FLASH的控制方法和控制器),
    该专利提出了高速缓存来存储来自高速处理器对Flash的擦、写、读等命令。高速缓存可以
    一定程度释放Flash对处理器的占用,提高整体性能。但该设计对Flash的读写操作只能通
    过特定的流程进行,在灵活性上有一定的欠缺。

    目前Flash控制器主要致力于转换Flash接口为标准的SRAM接口,在提高Flash存
    取速度的同时,使Flash有较好的可测性和灵活性。

    技术内容

    为了解决上述技术问题,本发明提出了一种高效的嵌入式系统芯片Nor-Flash控制器
    及其控制方法,采用通用化的软硬件设计架构,减少了数据存取过程中对处理器的占用,同
    时提供处理器控制接口,从而提高设计的效率和灵活性。具体技术方案如下:

    一种高效的嵌入式系统芯片Nor-Flash控制器,包括寄存器单元,总线接口单元,高速
    缓存,Flash接口单元和多路复用器,用户通过寄存器单元对Flash进行读写操作;总线接口
    单元采样AMBA总线的读、写请求以及有效的地址信号和数据信号,返回读写请求对应的数
    据以及响应;高速缓存,用来存储来自处理器读写命令的有效地址和数据;Flash接口单元,
    将总线的读写请求转换成对Flash的有效读写时序,产生读写时序对应的地址、数据和控制
    信号,并向寄存器单元返回当前读写Flash的执行状态;多路复用器,产生Flash端口控制信
    号。

    进一步的,所述寄存器单元保存用户对Flash的操作状态以及当前Flash读写状态
    反馈。

    进一步的,处理器可通过寄存器单元的CDC寄存器配合多路复用器直接访问
    Flash。

    进一步的,所述总线接口单元对于写请求,将有效的地址和数据信息储存于高速
    缓存中;对于读请求,接收从Flash返回的有效数据信息以及Flash接口单元返回的读请求
    的反馈信号。

    进一步的,当处理器对Flash有连续的擦写操作,通过高速缓存单元存储擦写操作
    的地址和数据信息;当处理器对Flash有连续的读操作,则通过高速缓存单元预存储当前地
    址所在的扇区的数据。

    进一步的,所述Flash接口单元执行Flash擦写操作时,有效的地址和数据信息从
    高速缓存获得;执行Flash读操作时,从总线接口单元获得有效的读请求地址和数据信息,
    并产生读请求的响应信号。

    7一种高效的嵌入式系统芯片Nor-Flash控制方法,包括擦除操作、写操作和读操
    作,

    对Nor-Flash进行擦除操作时,Flash接口单元采样经过总线接口单元转换后的处理器
    写请求与有效的地址信号,同时检查寄存器单元存储的当前的操作类型,产生满足Flash片
    擦和扇区擦除的有效时序;

    对Nor-Flash进行写操作时,Flash接口单元采样经过总线接口单元转换后的处理器写
    请求与有效的地址信号和数据信号,产生Flash目标地址的写操作时序;Nor-Flash可以对
    片内任意地址进行写操作。

    对Nor-Flash进行读操作时,Flash接口单元采样经过总线接口单元转换后的处理
    读请求与有效的地址信号,产生对Flash目标地址的读操作时序,同时返回Flash目标地址
    的数据信息和当前读操作的反馈信号。

    进一步的,擦除操作时,若是整片擦除操作,Flash忽略地址信号;若是扇区擦除操
    作,Flash接口单元接收处理器写请求有效地址信号,匹配并产生有效地址所属扇区的基地
    址,输出给Flash。

    进一步的,写操作时,当处理器连续发起多次对Flash不同地址的写操作时,Flash
    无法及时响应,将写操作目标地址和数据存储在高速缓存中,并在寄存器单元状态位中显
    示当前的Flash工作状态;Flash接口单元从高速缓存获得写操作目标地址和数据,产生的
    有效写时序,直至完成所有写操作。

    进一步的,读操作时,当检测到当前的读操作地址是一个新的扇区地址时,Flash
    接口单元读取Flash新扇区的数据送入高速缓存;对同一扇区的读操作,数据直接从高速缓
    存返回。

    附图说明

    图1位本发明实施例一中闪存存取数据的两种模式;

    图2为本发明实施例一中Flash控制器框架结构示意图;

    图3为本发明实施例二中Flash控制流程图。

    具体实施方式

    下面结合附图说明和具体实施案例多本发明做进一步的阐述。

    本发明实例一提供Nor-Flash存取数据的两种不同方式。如图1所示,选择模式信
    号选择0模式时,Flash接口单元接收来自处理器的读写请求以及有效的地址和数据信号,
    同时采样由Nor-Flash返回的反馈信号,以确定当前的操作是否完成。最终该单元产生成对
    Nor-Flash有效的擦,读或者写请求有效时序。选择模式信号选择1模式时,处理器配置CDC
    (CPU Direct Control)寄存器,从而产生对Nor-Flash有效的读写请求。Nor-Flash端口对
    读写过程有特定的时序要求,处理器需配合软件方案通过CDC(CPU Direct Control)寄存
    器可以满足该时序要求,产生有效的Flash读写操作,该方式可以提高测试和应用的灵活
    性。

    本发明实例二提供Nor-Flash控制器的结构与控制方法。如图2所示,控制器主要
    包括寄存单元10,总线接口单元20,高速缓存30,Flash接口单元40和多路复用器50。以此原
    理图说明Flash控制器各单元的功能与之间的联系。

    寄存器单元10,用户通过寄存器单元10对Flash进行读写操作。寄存器单元10保存
    用户对Flash的操作状态以及当前Flash读写状态反馈。与此同时,处理器可通过寄存器单
    元的CDC(CPU Direct Control)寄存器配合多路复用器50直接访问Flash。

    总线接口单元20,采样AMBA总线的读、写请求以及有效的地址信号和数据信号。对
    于写请求,将有效的地址和数据信息储存于高速缓存30中,以减少Flash在连续擦写过程中
    对处理器的占用;对于读请求,接收从Flash返回的有效数据信息以及Flash接口单元40返
    回的读请求的反馈信号。

    高速缓存30,用来存储来自处理器读写命令的有效地址和数据。相比于处理器和
    数字逻辑而言,Flash的读写有特定的时序且速度较慢。若有连续的读写操作,则Flash对性
    能的影响尤为明显。当处理器对Flash有连续的擦写操作,则通过高速缓存单元30存储擦写
    操作的地址和数据信息,以减少Flash在连续擦写过程中对处理器的占用时间;当处理器对
    Flash有连续的读操作,则通过高速缓存单元30预存储当前地址所在的扇区的数据。运用高
    速缓存单元30可以有效提高整体性能。

    Flash接口单元40,将总线的读写请求转换成对Flash的有效读写时序,产生读写
    时序对应的地址,数据和控制信号,并向寄存器单元10返回当前读写Flash的执行状态。执
    行Flash擦写操作时,有效的地址和数据信息从高速缓存30获得;执行Flash读操作时,从总
    线接口单元20获得有效的读请求地址和数据信息,并产生读请求的响应信号。

    多路复用器50,产生Flash端口控制信号。Flash端口信号来源有两个:一是Flash
    接口单元40产生的有效读写控制信号;二是软件架构下,处理器通过寄存器单元10产生的
    Flash有效的读写控制信号。多路复用器可选择二者之一产生Flash端口控制信号,使其测
    试和应用具备更大的灵活性。

    本发明实例三提供Nor-Flash控制器访问Flash的流程。

    闪存Nor-Flash在读写之前必须进行擦除操作,而擦除可以一次性整片擦除,也可
    以以扇区为单位进行。

    对Nor-Flash进行擦除操作时,Flash接口单元40采样经过总线接口单元20转换后
    的处理器写请求与有效的地址信号,同时检查寄存器单元10存储的当前的操作类型,产生
    满足Flash片擦和扇区擦除的有效时序。若是整片擦除操作,Flash忽略地址信号;若是扇区
    擦除操作,Flash接口单元接收处理器写请求有效地址信号,匹配并产生有效地址所属扇区
    的基地址,输出给Flash。当处理器连续发起多次对Flash的不同扇区擦除操作时,Flash无
    法及时响应,将擦除的目标扇区地址信号存储在高速缓存30中,并在寄存器单元10状态位
    中显示当前的Flash工作状态。Flash接口单元40从高速缓存30获得目标擦除扇区的地址信
    号,产生有效的擦时序,直至完成所有的扇区擦除。

    对Nor-Flash进行写操作时,Flash接口单元40采样经过总线接口单元20转换后的
    处理器写请求与有效的地址信号和数据信号,产生Flash目标地址的写操作时序。Nor-
    Flash可以对片内任意地址进行写操作。当处理器连续发起多次对Flash不同地址的写操作
    时,Flash无法及时响应,将写操作目标地址和数据存储在高速缓存30中,并在寄存器单元
    10状态位中显示当前的Flash工作状态。Flash接口单元40从高速缓存30获得写操作目标地
    址和数据,产生的有效写时序,直至完成所有写操作。

    对Nor-Flash进行读操作时,Flash接口单元40采样经过总线接口单元20转换后的
    处理读请求与有效的地址信号,产生对Flash目标地址的读操作时序,同时返回Flash目标
    地址的数据信息和当前读操作的反馈信号。当检测到当前的读操作地址是一个新的扇区地
    址时,Flash接口单元40读取Flash新扇区的数据送入高速缓存30;对同一扇区的读操作,数
    据直接从高速缓存30返回。

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    一种 高效 嵌入式 系统 芯片 NORFLASH 控制器 控制 方法
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