大容量闪存器件K9KAG08UOM与DSP的接口设计

前言
惯性导航系统、各种导引头及空间飞行器等测试和记录应用系统，都需要自主、实时、可靠存储大量的关键信息，并保证即使整个系统掉电，所采集到的数据仍能长时间保持不丢失，实现历史数据查询，便于数据分析。NAND Flash闪速存储器(简称闪存)以其掉电非易失、功耗低、寿命长、容量大、升级容易等独有的特点迅速成为数据存储的最佳选择。
某型激光陀螺惯导单元需要在湖试和海试试验过程中记录大量导航参数，为了便于在试验结束后有效分析数据。这里提出一种基于大容量闪存器件K9KAG08UOM与DSP的接口设计方案。在激光惯导的计算机板上集成了一片NAND Flash闪速存储器，根据试验的次数和每个航次存储数据量的大小，选用SAMSUNG公司的K9KAG08UOM存储器；为满足导航控制的周期和算法的复杂程度，选用TI公司的浮点DSPTMS320C6713B作为主控处理器。TMS320C6713B的主频可达300 MHz，浮点运算速度可达1．8 GFLO／S，是目前运算速度最快的浮点器件之一，已成为嵌入式系统设计中的主流处理器。其中NAND Flash与DSP的接口设计是整个计算机板设计的关键部分，这里详细介绍大容量NAND Flash与DSP接口设计的硬件接口电路和软件实现方法。

2 大容量闪存K9KAG08UOM简介
K9KAG08UOM是大容量、高可靠性的NAND Flash存储器。其存储容量为2 G字节(2 Gx8 bit)；可将数据线与地址线复用为8条I／O线。并分别提供命令控制信号线；命令、地址和数据信息均通过8条I／O线传输，不会因存储容量的增加而增加引脚数，从而极大方便系统设计和产品升级，而无需更改外部硬件连接，因此成为嵌入式系统中实时存储大容量数据的最佳选择。
K9KAG08UOM引脚排列如图1所示，其引脚功能如下：
I／O0～I／O7：8根地址、数据和命令复用信号。用于输入命令、数据、地址及输出数据。
CE：片选信号。用于选择控制器件。
WE：写使能信号。通过该端口可在写脉冲的上升沿锁存指令、地址和数据。
RE：读使能信号。在读信号的下降沿，输出数据有效，并可累加其内部数据地址。
CLE：命令锁存使能信号。CLE为高电平时，命令通过I／O端口线在写信号的上升沿被锁存入命令寄存器。
ALE：地址锁存信号。在写信号的上升沿且地址锁存信号为高电平时，地址被锁存。
WP：写保护信号。WP为低电平时，禁止写或擦除操作。
R/B：准备就绪或忙输出显示信号，当R／B为低电平时，表示有编程、擦除或随机读操作正在进行，操作完成后．R/B信号自动返回至高电平。

3 硬件接口设计
3．1 计算机板设计方案
激光陀螺惯导计算机板以CPU为核心，完成数据的采集、运算、通信、数据存储等任务。计算机板的设计原理如图2所示。

计算机板主要包括：核心CPU完成导航计算及对外围接口的管理与控制等：监控与导航Flash完成程序的自主加载引导；NAND Flash完成试验数据的记录与下载；FPGA辅助完成A／D转换时序控制、总线译码控制、开关电路控制、分频及脉冲计数等功能：4通道串行控制器 TL16C754控制4个通道串口。
主机CPU选用DSP器件 TMS320C6713B，其内含浮点数值处理器，支持64位浮点运算，内部RAM容量为256 K字节，主频最高可达300 MHz，带有的锁相环电路使其能够通过软件编程设置实际工作频率。
根据系统时序控制和计数等功能需要逻辑门的大小．FPGA选用ACTEL公司的APA300。该器件内部自带ROM，上电后自主运行，无需外部ROM引导，可靠性高。
串行通信控制器选用，TI公司的TL16C754B。该器件采用3．3 V供电，功耗低，内部有4个并行的串行通信控制器，内部白带FIFO模式，与DSP无缝接口，使用灵活方便，满足系统设计需要。