1、基于多功能单片学习机的 NAND FLASH 驱动的设计The design of NAND FLASH driver based on a Multifunction SCM learning machineI摘 要基于多功能单片学习机的 NAND FLASH 驱动包括两部分：多功能单片学习机和 NAND FLASH 存储器。本论文首先介绍了多功能单片学习机的软/硬件设计，该学习机利用自动程序切换电路，使得同一片单片机既可以运行系统程序，又可以运行用户程序，实现程序代码的在线下载。学习机外部扩展了大量的硬件资源，丰富的系统硬件资源构成了各种实际应用电路，通过万能扩展接口可以很方便地仿真外部应
2、用电路和扩展用户应用电路。然后，着重介绍了 NAND FLASH 扩展板的软 /硬件设计，通过多功能单片学习机实现对 NAND FLASH 的读、写时序。关键字：多功能单片学习机 自动切换电路 NAND FLASH IIAbstractBased NAND FLASH multi-functional single-chip learning machine drive consists of two parts: a multi-functional single-chip learning machine and NAND Flash memory. This paper introduc
3、es the hardware / software design, multi-functional single-chip learning machine with automatic switch circuit, so with a microcontroller can either run the system program, you can run the user program, the online download of the program code. external learning machine expanse a lot of hardware reso
4、urces, hardware system resources poses practical application circuit, through the universal expansion interface can easily simulate the external application circuit and extend the user application circuit. Then focuses on the the NAND FLASH expansion board hardware / software design, achieved throug
5、h a multi-functional single-chip learning machine NAND FLASH read and write timing.Key word: Multifunction SCM learning machine；automatic switch circuit ；NAND FLASH； III目录摘 要 .IABSTRACT.II第一章 绪论 .11.1 国内外研究概况 .11.2 本课题的主要目标和工作 .11.3 全文结构 .2第二章 多功能单片学习机 .72.1 多功能单片学习机的硬件设计 .72.1.1 单片机 AT89S52 电路 .82.
6、1.2 数码显示电路 .112.1.3 外部存储器电路 .142.1.4 外部存储器的保护电路 .172.1.5 键盘输入电路 .172.1.6 自动程序切换电路 .182.1.7 RS232 通信电路 .192.1.8 电源电路 .192.2 多功能单片学习机的软件设计 .202.3 本章小结 .20第三章 NAND FLASH 扩展板的设计 .223.1 NAND FLASH 扩展板硬件电路设计 .223.1.1 NAND FLASH 接口电路 .223.1.2 控制器的工作原理 .243.2 NAND FLASH 驱动 .253.2.1 NAND FLASH 的工作原理 .263.2.2
7、 NAND FLASH 的读操作 .263.2.3 NAND FLASH 的编程 .273.2.4 NAND FLASH 的擦除 .293.3 本章 小结 .30第四章 NAND 扩展板的调试 .314.1 硬件仿真注意事项 .314.2 编程中遇到的问题 .314.2 本章小结 .32第五章 全文总结 .33参考文献 .34致谢 .35南昌工程学院本科毕业（论文）设计1第一章 绪论1.1 国内外研究概况新世纪嵌入式系统迅速，主要表现在市场发展、通信、消费电子产品和多媒体应用。在这些嵌入式系统中，存储设备的性能是决定整体系统性能的核心环节之一。相对于体积大、抗震性能差的硬盘等传统存储介质，Fl
8、ash 存储器具有容量大、速度快、成本低、性能佳等很多优点，适用于大量数据的存储，因此在嵌入式系统中的应用也越来越多，如在移动电话、PDA、数码相机、体积小巧的 U 盘、MP3 播放器等多媒体消费类电子产品，正在迅速取代 NOR FLASH。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，强调降低每比特的成本，更高的性能，并且象磁盘一样可以通过接口轻松升级。相“flash 存储器 ”经常可以与相“NO
9、R 存储器”互换使用。但是经过了十多年之后，仍然有相当多的硬件工程师也搞不清楚NAND 闪存技术相对于NOR 技术的优越之处，因为大多数情况下闪存只是用来存储少量的代码，这时NOR 闪存更适合一些。而NAND 则是高数据存储密度的理想解决方案。Nand-flash内存是flash内存的一种，其内部采用非线性宏单元模式，为固态大容量内存的实现提供了廉价有效的解决方案。Nand-flash存储器具有容量较大，改写速度快等优点，适用于大量数据的存储，NAND闪存是一种比硬盘驱动器更好的存储方案，这在不超过4GB的低容量应用中表现得犹为明显。随着人们持续追求功耗更低、重量更轻和性能更佳的产品，NAND
10、正被证明极具吸引力。1.2 本课题的主要目标和工作本设计通过对“基于多功能单片学习机的 NAND FLASH 驱动“的设计，可熟悉多功能单片学习机的软/硬件设计，NAND FALSH 的基本工作原理及编程，熟悉硬件开发的基本流程，熟悉常用元器件的使用，熟悉单片机的硬件开发，常见接口电路设计，如 NAND FLASH 扩展电路、键盘输入电路，数码管显示电路，外部存储器电路、外部存储器的保护第一章 绪论2电路、自动切换程序电路、电源电路等。完成的电路板可以实现对 NAND FLASH 正确读，写操作，测试写入数据不少于 1KBYTE。1.3 全文结构第一章介绍课题背景，国内外研究概况及课题的主要目
11、标与工作。第二章着重介绍了多功能单片学习机的硬件设计和软件设计，其中硬件设计包括单片机 AT89S52 电路，数码显示电路，外部存储器电路，外部存储器的保护电路，键盘输入电路，程序自动切换电路和电源电路等；软件设计包括上位机 PC 软件和下位机软件。第三章是详细地分析了 NAND 扩展板的设计。NAND 扩展板的设计主要从 NAND 扩展板硬件电路设计和驱动两方面阐述。第四章介绍了 NAND 扩展板的调试，对硬件设计和编程中遇到的问题进行了分析。南昌工程学院本科毕业（论文）设计7第二章 多功能单片学习机多功能单片学习机利用自动程序切换电路，使得同一片单片机既可以运行系统程序，又可以运行用户程序
12、，实现程序代码的在线下载。系统提供三种编程接口:系统小键盘编程接口、红外遥控器编程接口和微机编程接口，旨在提高使用者编程学习的灵活性。单片机外部扩展了大量的硬件资源：键盘、数码显示器、红外遥控接收器、蜂鸣器、RS232 通信接口、RS485 通信接口、电源中断接口以及一个万能扩展接口。丰富的系统硬件资源构成了各种实际应用电路，通过万能扩展接口可以很方便地仿真外部应用电路和扩展用户应用电路。图2-1为多功能单片学习机。图2-1 多功能单片学习机2.1 多功能单片学习机的硬件设计学习机系统结构框图如图2-2所示。主要由供电电路、电源电压检测电路、电源中断电路、键盘电路、红外遥控电路、数码显示电路、
13、扬声器电路、存储器电路、存储器写保护电路、程序自动切换电路、RS232 及RS485 通信接口电路、单片机电路等组成。第二章 多功能单片学习机8图2-2 学习机系统结构框图2.1.1 单片机 AT89S52 电路AT89S52 是一种低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash，使得 AT89S52 在众多嵌入式控制应用系统中得
14、到广泛应用。AT89S52 的主要性能：与 MCS-51 单片机产品兼容；8K 字节在系统可编程 Flash 存储器；32 个可编程 I/O 口线；三个 16 位定时器/计数器；全双工 UART 串行通道；六个中断源；掉电后中断可唤醒和看门狗定时器等。P0 口：P0 口是一个 8 位漏极开路的双向 I/O 口。作为输出口，每位能驱动 8 个 TTL逻 辑电平。对 P0 端口写 “1”时，引脚用作高阻抗输入。 当访问外部程序和数据存储器时，P0 口也被作为低 8 位地址/数据复用。在这种模式下， P0 不具有内部上拉电阻。 在 flash 编程时，P0 口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。 P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。对 P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入
