大容量FLASH在单片机台标系统中的应用

1　引　言

FLASH是一种兼有紫外线擦除EPROM和电可擦可编程只读存储器（E2PROM）两者优点的新型非易失存储器。由于它可在线进行电可擦除和编程，芯片每区可独立擦写至少10,000次以上，因而对于需周期性地修改被储存的代码和数据表的应用场合，以及作为一种高密度的、非易失的数据采集和存储介质，FLASH都是理想的器件选择。随着其容量越来越大，FLASH对于数字图像的存储也具有了一定的能力。笔者所做的台标机就是用Intel公司生产的64Mbit（8MByte）的FLASH 28F640J5作为台标图像的存储介质。下面就以该台标机系统为例，介绍28F640J5在系统中的具体应用。

2　FLASH28F640J5简介

2．1　主要性能特点

28F640J5是一种采用ETOXⅡ工艺制成的56引脚的快擦写可用电擦除可编程存储器，由于首次使用了每单元存储两位的技术，因而每位占用的或非门资源更少，性能价格比更高。芯片采用分块结构分成64块，每块128kB，这个特性允许用户对其中任意一块数据进行擦除或编程，每块擦除时间仅需1秒。在块擦除过程中如果需要中断擦除操作，可暂停擦除，待处理完其它事后再继续擦除。28F640J5仅需＋5V供电电压，工作电流不大于80mA，典型值为 40mA，备用状态时不大于125μA，典型值为80μA，三态输出，与TTL电平兼容。可循环擦写次数为10万次，一般商业品工作温度范围为－20℃～＋70℃。

2．2　芯片系统结构及引脚信号

芯片采用一种命令用户接口CUI（CommandUser Interface）和写状态机WSM（WriteState Machine）结构，以此简化模块擦除和编程。命令用户接口是微处理器或微控制器与芯片内部操作之间的界面。无论是模块擦除还是字节编程，只要向CUI 写入两个命令序列，内部的写状态机WSM就会自动地定时执行擦除或编程算法（包括校验操作），从而减轻了微处理器或微控制器的负担。另外，为了指示WSM 的状态和何时以及是否成功完成了模块擦除或字节编程操作，设置了一个状态寄存器SR（State Register）。这样，状态寄存器SR就成了微处理器与写状态机之间的接口。芯片引脚A0－A22为地址线，当为字操作时A0不起作用，A1为最低位地址线。DQ0－DQ7为低字节数据总线，输入数据在输入缓冲区进行编程和写操作，输入命令时在命令用户接口(cui)进行写操作，当状态机忙时DQ6－DQ0不起作用，而状态寄存器的第7位（SR．7）决定状态机的状态。DQ8－DQ15为高字节位数据总线，在字操作模式中使用到。CE0、CE1、CE2为芯片选通信号，当信号有效时，就激活了器件的控制逻辑、输入缓冲器、译码器和敏感放大器，当器件没有选通时，片上电压自动降低到待机电压。RP＃为复位或使电压回到待机状态的信号，当RP＃为低时，芯片处于待机模式，此时芯片禁止写操作，当RP＃为高时可进行读写、擦除等操作，但不要一直将RP＃置高，以免影响器件的使用寿命。OE＃为输出选通信号，低电平有效，在读周期中，输出缓冲器被选通，数据通过缓冲器输出。WE＃为写选通信号。STS为状态位，它显示内部状态机的状态。BYTE＃为8位或16 位操作模式选择信号，当BYTE＃为低时，器件工作在8位操作模式,DQ8－DQ15挂起，当BYTE＃为高时，器件工作在16位操作模式。VPEN是擦除、编程块锁定位操作使能信号，当VPEN＜＝ VPENLK时，存储器的内容不能改变。

3 单片机与芯片接口的设计

因为单片机80C320的地址线只能有16根，仅能寻址64K外存空间。而28F640的内部芯片地址线有23根，所以在设计时对FLASH采取分段设计的方法，设有存储器段寄存器（高位地址寄存器）“WHDZ”。由于单片机的地址空间中既有寄存器，又有存储器，为了方便起见，将单片机的P1．7口定义为寄存器“IO”或存储器访问的区分标志“IORAM”。当“IORAM”为1时，单片机的低八位地址线有效，通过EPLD寻址FLASH的高八位地址（实际为7位），当“IORAM”为0时，单片机80C320寻址存储器低十六位地址空间。这样，单片机的64K外存空间连续寻址配合高位地址寄存器 WHDZ使用，存储器空间的寻址范围可达16MByte。单片机对存储器读写的操作步骤如下：（1）置“IORAM”位，写段地址寄存器“WHDZ”，定义所操作存储器的高位地址。（2）清“IORAM”位，对选择的存储器在段内进行读写。

4　软件设计

28F640J5的操作命令比较多，共有14条，如表1所示。

表1中的读阵列、读标识码、读状态寄存器、清状态寄存器、写缓冲区、块擦除、字／字节编程、块擦除挂起、块擦除继续是Intel公司28F系列 FLASH的基本命令集，其它命令为28F640的扩展