CN101615422A - 自动切换内存接口模式的闪存装置 - Google Patents

Abstract

一种自动切换内存接口模式的闪存控制器，应用于一具有多个闪存的储存装置，包括：一内存接口、一微处理单元及一接口模式控制单元。其中，微处理单元在初始设定程序时，是辨识内存接口所连接的各个闪存所支持的接口模式，进而分别设定对应的接口模式设定值于接口模式控制单元。于是当储存装置运作于一正常运作状态时，接口模式控制单元便会依据目前所致能的闪存而输出对应的接口模式设定值，使内存接口依据接口模式设定值来调整及切换接口模式。借此，以达到让储存装置充分发挥存取速度的目的。

Description

自动切换内存接口模式的闪存装置

技术领域

本发明涉及一种闪存装置，特别是指一种在搭配不同型式的闪存时，会自动切换内存接口模式的闪存装置。

背景技术

请参考图1，为现有技术闪存储存装置的系统功能方块图。如图所示，闪存储存装置9包含有多个闪存91、一控制器92及一系统接口93。其中，闪存91是例如为NAND型闪存，而控制器92是通过系统接口93来连接一应用系统(图未示)，例如：个人计算机、笔记型计算机、工业用计算机、可携式多媒体播放装置、数字相机、数字摄影机等。并且，系统接口93可为并列式ATA接口(PATA)、串行式ATA接口(SATA)、CompactFlash接口、PCI-Express接口及USB接口等。

控制器92是通过至少一内存接口921及922(或称为通道(Channel))来连接闪存91，并且每个通道可分别连接至少一闪存91。而控制器92再针对每个内存接口921及922来分别提供控制信号923及924以控制每一闪存91。而图一所示者，即为一双通道的控制器92。

由于NAND型闪存的接口存取速度可能由于制造厂商、容量大小及制程等因素而会有所差异，在现有的闪存控制器的内存接口中，常设计有可调整内存接口存取速度的设计。亦即，控制器可借由读取闪存的制造厂商代码(Maker Code)以及闪存本身的装置代码(Device Code)来辨识闪存的型式，并且选择合适的接口存取速度。举例来说，若控制器的内存接口存取速度是支持70ns、50ns、25ns三种不同的速度(以读取或写入触发信号宽度表示-represented by RE# or WE# enablesignal width)，控制器即需先以最低的速度(70ns)来存取闪存，辨识其代码，确定该闪存所支持的接口存取速度范围后，再调整闪存的接口电路，以调整接口时序(timing)的方式来选择闪存可支持的范围内的最高存取速度。借以避免因接口存取速度超过闪存可支持的范围，而导致数据错误；或因接口存取速度过低，未能充分发挥储存装置存取效能的现象。

而除了接口时序的差异以外，为了提高内存接口的传输速度，业界更提出了多种新规格，以及用来侦测与设定不同接口模式的标准。例如：开放式闪存接口(Open NAND Flash Interface，ONFI)标准，就列出除了回朔兼容的基本接口模式Mode 0之外的另外五种不同的接口存取模式，亦即：Mode 1～5。其中，又有两种接口其存取信号的动作模式更支持延伸数据输出(Extended Data Out，EDO)的模式，以提高在高速存取动作中，传输数据的稳定性。

此外，在混合密度(Hybrid Density)的闪存储存装置中，所使用的闪存可能包含两种或两种以上不同型态的闪存。例如：保存单一位数据存储器制程技术称为单级单元制程(Single-level-cell，SLC)，而制成的内存称为低密度内存(Low density memory)；保存多位数据存储器制程技术称为多级单元制程(Multi-level-cell，MLC)，而制成的内存则称为高密度内存(High density memory)。此时，由于控制器是同时连接两种以上不同型态的闪存，而控制器的内存接口虽然能调整其接口模式或接口时序，但单一接口在同一时间，只能设定为一种模式与时序。若同一接口同时连接两种或两种以上不同的闪存时，则控制器只能够在侦测与辨识上述两种内存后，选择两种内存均支持的模式进行存取。或者是在每次改变存取对象之前，进行调整内存接口的设定，先将接口设定改变为即将存取的闪存所支持的模式。

然而，上述操作不论是选择使用所有连接到同一界面的闪存都支持的存取模式(通常是速度最慢者)，或者是在存取内存之前，频繁地改变内存接口的设定，都不能达到充分发挥储存装置的存取效能，同时避免数据错误的目的。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于，在完成闪存的侦测、辨识操作等初始设定程序之后，即可配合内存接口上所连接的各个闪存所支持的不同存取接口模式，而分别进行设定相关的存取时序及标准等设定值，进而使内存接口在之后正常运作状态下，能自动依据目前所欲存取的闪存以及相对的设定值而进行切换内存接口的接口模式，以达到充分发挥储存装置存取速度，以及有效避免数据错误的目的。

为了达到上述目的，本发明提供一种自动切换内存接口模式的闪存装置，其特征在于，包括一可连接多个闪存的闪存控制器，更包括：

多个控制缓存器，用于储存各个闪存的接口模式设定值；

一选择电路，用以切换输出该些接口模式设定值；及

一启动选择单元，控制该选择电路选择该些控制缓存器，以输出接口模式设定值。

为了达到上述目的，根据本发明所提出的一方案，提供一种自动切换内存接口模式的闪存控制器，应用于一具有至少一闪存的储存装置，其包括：一内存接口、一微处理单元及一接口模式控制单元。其中，内存接口连接该些闪存，并且提供多个启动脚位来对应启动该些闪存，而微处理单元是控制该些启动脚位的致能运作，以通过该内存接口来存取各个闪存。接口模式控制单元则是对应该些启动脚位来暂存多个接口模式设定值，并接收该微处理单元的控制，以依据该些启动脚位的致能运作来切换输出对应的接口模式设定值。其中，微处理单元在一初始设定程序时是控制该接口模式控制单元固定切换输出一基本接口模式设定值，以依序启动并辨识该些闪存的型式，而取得该些闪存各自所支持的接口模式，并将代表该接口模式的接口模式设定值设定于该接口模式控制单元。借此，当该储存装置运作于正常运作状态时，该内存接口得以依据目前致能运作的启动脚位所对应的接口模式设定值，而自动调整切换成该接口模式设定值所代表的接口模式，以存取该启动的闪存。

为了达到上述目的，根据本发明所提出的另一方案，提供一种自动切换内存接口模式的方法，应用于一闪存控制器，该闪存控制器包含一内存接口，以连接多个闪存，并且该内存接口提供多个启动脚位用以分别启动该些闪存，而该方法的步骤包括：首先，于一初始设定程序下，预设切换该内存接口于一基本接口模式，进而依序致能该些启动脚位，以辨识该些启动脚位所对应连接的闪存各自所支持的一接口模式，并且更分别对应该些闪存的接口模式来进行设定及储存一接口模式设定值。之后，当闪存控制器运作于一正常运作状态下时，则依据该些启动脚位的致能运作，来切换输出对应的接口模式设定值。

借此，使该内存接口得以依据目前致能运作的该启动脚位所对应的接口模式设定值，而自动调整切换成该接口模式设定值所代表的接口模式，以存取该启动的闪存。进而达到充分发挥储存装置存取速度，以及有效避免数据错误的目的。

以上概述与接下来的详细说明及附图，都是为了能进一步说明本发明为达到预定目的所采取的方式、手段及技术效果。而有关本发明的其它目的及优点，将在后续的说明及附图中加以阐述。

附图说明

图1为现有技术闪存储存装置的系统功能方块图；

图2为本发明自动切换内存接口模式的闪存控制器的实施例方块图；

图3为本发明的接口模式控制单元的实施例1方块图；

图4为本发明的接口模式控制单元的实施例2方块图；及

图5为本发明自动切换内存接口模式的方法的实施例流程图。

【主要元件附图标记说明】

[公知技术]

闪存储存装置9

内存91

控制器92

内存接口921，922

控制信号923，924

系统接口93

[本发明]

闪存控制器1

系统接口11

内存接口12

微处理单元13

接口模式控制单元14，14’，14”

控制缓存器141’，141”

选择电路142’，142”

启动选择单元143’，143”

选择缓存器144”

数据缓冲/控制单元15

记忆单元16

随机存取内存161

程序内存162

具体实施方式

本发明主要是在闪存控制器中进行改进，并且在搭配多个支持不同接口模式的闪存(如：开放式闪存接口(Open NAND Flash Interface，ONFI)标准的NAND型闪存)时，效果最为显著。本发明的闪存控制器可以在储存装置进行闪存的侦测、辨识操作等初始设定程序时，依据内存接口上所连接的各个闪存所支持的不同存取接口模式，而分别进行设定相关的存取时序及标准等设定值，进而当之后储存装置运作于正常运作状态时，内存接口得以依据所输出的设定值而进行调整及切换接口模式，以存取目前启动的闪存，借以产生充分发挥储存装置存取速度，以及有效避免数据错误的效果。

请参考图2，为本发明自动切换内存接口模式的闪存控制器的实施例方块图。如图所示，本实施例提供一种闪存控制器1，是应用于一具有多个闪存的储存装置(图未示)上，其包括：一系统接口11、一内存接口12、一微处理单元13、一接口模式控制单元14、一数据缓冲/控制单元15及一记忆单元16。

其中，系统接口11是连接一应用系统(图未示)，用以作为闪存控制器1与应用系统的传输接口。而内存接口12则是连接该些闪存，并且其中更提供有多个启动脚位(Chip Enable Pin，CE# Pin)(图未示)来对应启动该些闪存。换句话说，储存装置中每个的闪存都必须借由内存接口12中不同的启动脚位来作为启动控制，以决定闪存的启动与否。当然，内存接口12并非仅限制为一组的设计，而每一个内存接口12即可视为一个内存信道，因此当设计为多组内存接口12时，闪存控制器1即是支持多通道的控制器。

微处理单元13是用以控制内存接口12，以控制启动脚位的致能运作，而当微处理单元13控制特定一启动脚位致能运作时，则该启动脚位所连接的闪存即会启动，于是微处理单元13便可以通过内存接口12来存取该启动的闪存。

接口模式控制单元14是连接微处理单元13，并且其是对应该内存接口12所提供的启动脚位来设计，以对应该些启动脚位来暂存多个接口模式设定值。于是，接口模式控制单元14的后即可接收微处理单元13的控制，以依据目前微处理单元13是控制哪一启动脚位的致能运作，而来切换输出该启动脚位对应暂存的接口模式设定值。

其中，微处理单元13在运作于一初始设定程序时，微处理单元13是预设控制该接口模式控制单元14在对应每一启动脚位时都是设定为一基本接口模式设定值，以固定切换输出该基本接口模式设定值，使内存接口12是依据基本接口模式设定值而切换为一基本接口模式。进而使微处理单元13得以依序启动并辨识目前所连接的闪存的型式，进而取得该些闪存各自所支持的接口模式，并将代表该接口模式的接口模式设定值设定及储存于接口模式控制单元14。而其中的基本接口模式即是属于一种回朔兼容的接口模式，是各种不同闪存都能支持的接口模式，通常是为最低的存取速度。而微处理单元13则是例如读取该些闪存的制造商代码(Maker Code)及装置代码(Device Code)来辨识闪存的型式。

借此，在完成初始设定程序之后，当储存装置之后运作于一正常运作状态时，接口模式控制单元14便会依据目前微处理单元13所致能的启动脚位，来切换输出对应的接口模式设定值，而内存接口12便得以依据接口模式控制单元14所输出的接口模式设定值，来自动调整及切换成该接口模式设定值所代表的接口模式，以存取目前启动的闪存。

当然，本领域的普通技术人员，应可了解闪存所支持的设定方式，是微处理单元13在基本接口模式下辨识到该闪存所支持的接口模式后，即会通知该闪存在之后是改变以该支持的接口模式来进行传输。而接着微处理单元13才会再进行设定接口模式控制单元14中对应储存的接口模式设定值。使得以后内存接口12是依据该接口模式设定值而切换为该闪存所支持的接口模式，让双方得以采用相同的接口模式来进行传输。

接着，闪存控制器1中所包含的数据缓冲/控制单元15是连接于系统接口11及内存接口12之间，用以接收微处理单元13的控制而进行应用系统与闪存之间的数据传输。再者，记忆单元16是连接微处理单元13，并且进一步包含一随机存取内存161及一程序内存162，用以搭配微处理单元13而运作。其中，随机存取内存161是用以暂存微处理单元13在运算处理过程中所产生的数据；而程序内存162则是用以存放微处理单元13所执行的固件程序，并且在实际设计上，程序内存162可例如为只读存储器(Read Only Memory)或只读存储器及随机存取内存的组合。

最后，附带一提的是，本实施例中所提到的内存接口12中是例如具有多个接口电路(图未示)，以依据接口模式控制单元14所切换输出的接口模式设定值，而来调整及切换接口电路以实现对应的接口模式。并且，上述其中之一接口电路更可进一步为可程序接口电路，以借由固件程序的更新来实际改变接口电路的架构。如此一来，假使以后有较新的接口模式标准产生时，闪存控制器1可以不需更改实际硬件设计，而只需更新固件程序便可进行支持。

而关于本实施例所提及的接口模式控制单元14中的接口模式设定值的实际储存及切换状态，请再继续参考以下的说明。

请参照图3，为本发明的接口模式控制单元的实施例1方块图。如图所示，本实施例所提供的接口模式控制单元14’是进一步包含：多个控制缓存器141’、一选择电路142’及一启动选择单元143’。

其中，控制缓存器141’是对应内存接口12所提供的启动脚位来设计。在初始设定程序时，控制缓存器141’用以接收微处理单元13的控制设定，而固定都是暂存基本接口模式设定值，以使内存接口12是对应切换为基本接口模式，以让微处理单元13得以辨识各个闪存所支持的接口模式。进而，控制缓存器141’再接收微处理单元13的设定控制，以进行改变而暂存该些启动脚位所连接的闪存所支持的接口模式的接口模式设定值。

选择电路142’是连接该些控制缓存器141’，用以切换输出该些接口模式设定值给内存接口12。而启动选择单元143’则是连接选择电路142’，用以依据微处理单元13目前致能的启动脚位，而控制选择电路142’进行选择该致能的启动脚位所对应的控制缓存器141’，以输出该控制缓存器141’中的接口模式设定值给内存接口12。

而本实施例在实际运用上，若所内存接口12所连接的闪存都是支持相同的接口模式的话，则必须要重复在每个控制缓存器141’中进行设定相同的接口模式设定值。

请再参照图4，为本发明的接口模式控制单元的实施例2方块图。如图所示，本实施例所提供的接口模式控制单元14”是包含：多个控制缓存器141”、一选择电路142”、一启动选择单元143”及多个选择缓存器144”。

其中，控制缓存器141”并非对应启动脚位来设计，而是用以暂存目前所连接的闪存所有可以支持的接口模式所对应的接口模式设定值。例如：目前已知的接口模式是有五种，于是便会设计有五个控制缓存器141”来分别暂存该些接口模式所对应的接口模式设定值。而选择电路142”是连接控制缓存器141”，用以接收一选择信号来切换输出控制缓存器141”中所储存的接口模式设定值。

而本实施例与实施例1的不同点在于，增加了选择缓存器144”的设计，选择缓存器144”是连接选择电路142”，并且依据该些闪存所支持的接口模式来归类暂存该些闪存所连接的启动脚位的名称，以及暂存用来对应控制缓存器141”的选择信号。例如：假设微处理单元13依序在辨识该些闪存各自所支持的接口模式时，辨识到有两个启动脚位(如CE0及CE1)所连接的闪存是支持相同的接口模式(如Mode 1)，而Mode 1接口模式设定值是例如暂存于第二个控制缓存器141”中。因此，第一个选择缓存器141”中便是用以暂存启动脚位的名称(CE0及CE1)，以及暂存用来对应选择第二个控制缓存器141”的选择信号。

最后，启动选择单元143”是连接选择缓存器144”，用以依据微处理单元13目前所致能的启动脚位，而选择暂存有该致能的启动脚位名称的选择缓存器144”，以输出对应选择控制缓存器141”的选择信号给选择电路142”。

借由上面所述的各实施例的架构设计，以实现本发明自动切换内存接口模式的闪存控制器1的设计。然而，为了能够进一步说明本发明在实际设定及切换内存接口模式的程序流程的运作，请以上述的闪存控制器1的架构为基准，再来参考图5所示的本发明自动切换内存接口模式的方法的实施例流程图。

如图5所示，本实施例提供一种自动切换内存接口模式的方法，其是应用于闪存控制器1，而该方法的步骤包括：首先，将制造完成后的储存装置连接至应用系统上，以将储存装置的电源启动(S501)。接着，闪存控制器1便会进行判断是否已完成一初始设定程序(S503)。若初始设定程序尚未完成，则闪存控制器1便会进入初始设定程序，以通过默认值而使内存接口12切换设定为一基本接口模式(S505)。

紧接着，便开始依序致能内存接口12所提供的启动脚位(S507)，并且每次仅致能一个启动脚位来逐一辨识。而首先会进行侦测目前所致能的启动脚位是否连接有闪存(S509)，若侦测连接闪存的结果为是，则表示目前致能的启动脚位有连接闪存，并且该闪存即受启动脚位的启动而开始运作。于是便可进行辨识闪存所支持的接口模式(S511)，并且随之会进行判断是否可以正确辨识接口模式(S513)，以判断闪存控制器1是否可以辨识支持目前启动连接的闪存除了基本接口模式之外所支持的接口模式。

若步骤(S513)的判断结果为是，则表示闪存控制器1是可以辨识并支持目前启动连接的闪存的接口模式，因此便会针对该启动脚位来对应地设定及储存代表该接口模式的接口模式设定值(S515)；而相反的，若步骤(S513)的判断结果为否，则表示闪存控制器1并无法辨识及支持目前启动连接的闪存的接口模式，于是便只能针对该启动脚位而对应地设定及储存为一基本接口模式设定值(S517)，以让之后在存取此一闪存时，内存接口12即切换于基本接口模式来进行传输。

而在步骤(S515)或步骤(S517)执行之后，则进行判断所有的启动脚位是否都已致能扫描完毕(S519)。若判断扫描完毕的结果为是，则表示已完成初始设定程序(S521)。而若判断扫描完毕的结果为否，或者在步骤(S509)侦测目前启动脚位是否连接闪存的结果为否时，则会继续进行致能下一个启动脚位(S523)，直到完成所有的启动脚位的致能扫描。

当然，至目前的流程步骤为止，由于都是处于初始设定程序的阶段，因此，内存接口12都是通过基本接口模式来与所连接的闪存进行沟通及传输。

而在步骤(S521)完成初始设定程序后，则继续执行步骤(S503)，使闪存控制器1再一次判断是否完成初始设定程序。而此时的判断结果即为已完成初始设定程序，于是便会进入一正常运作状态(S525)，也就是让使用者可以开始通过在应用系统中的操作来存取储存装置中的数据。

而由于储存装置是搭配有多个闪存，且使用者的数据可能储存在不同的闪存中，因此闪存控制器1便会因要存取特定的闪存而进行致能连接该闪存的启动脚位。进而会依据目前致能脚位来切换输出对应的接口模式设定值(S527)给内存接口12。最后，内存接口12便会依据该输出的接口模式设定值，而自动调整切换成该接口模式设定值所代表的接口模式，以使闪存控制器1得以通过该切换的接口模式来与目前启动的闪存进行数据存取及传输(S529)。借此，便可完成本实施例自动切换内存接口的方法的实际运作流程。

综上所述，本发明的优点即在于当储存装置制造完成之后，闪存控制器得以先进行闪存的侦测、辨识操作等初始设定程序，进而配合所连接的各个闪存所支持的不同存取接口模式，而分别进行设定相关的存取时序及标准等设定值，进而使内存接口在之后正常运作状态下，能自动依据目前所欲存取的闪存以及相对的设定值而进行切换内存接口的接口模式，以达到充分发挥储存装置存取速度，以及有效避免数据错误的目的。

但是，以上所述，仅为本发明的具体实施例的详细说明及附图而已，并非用以限制本发明，本发明的所有范围应以权利要求为准，本发明领域内的普通技术人员，可轻易思及的变化或修改皆可涵盖在本案所界定的专利范围内。

Claims (11)

1.一种自动切换内存接口模式的闪存装置，其特征在于，包括一可连接多个闪存的闪存控制器，更包括：

多个控制缓存器，用于储存各个闪存的接口模式设定值；

一选择电路，用以切换输出该些接口模式设定值；及

一启动选择单元，控制该选择电路选择该些控制缓存器，以输出接口模式设定值。

2.如权利要求1所述的自动切换内存接口模式的闪存装置，其特征在于，所述的闪存控制器包括：

一内存接口，连接该些闪存，并且提供多个启动脚位来对应启动该些闪存；及

一微处理单元，控制该些启动脚位的致能运作，以通过该内存接口来存取该些闪存。

3.如权利要求2所述的自动切换内存接口模式的闪存装置，其特征在于，所述的内存接口具有多个接口电路，依据该接口模式设定值而调整切换该些接口电路，以形成对应的接口模式。

4.如权利要求3所述的自动切换内存接口模式的闪存装置，其特征在于，所述的接口电路的其中之一进一步为可程序接口电路，以借由固件程序的更新来改变接口电路的架构。

5.如权利要求2所述的自动切换内存接口模式的闪存装置，其特征在于，所述的微处理单元读取该些闪存的制造商代码及装置代码来辨识该些闪存的型式。

6.如权利要求1所述的自动切换内存接口模式的闪存装置，其特征在于，进一步包含：

多个选择缓存器，连接该选择电路，并且依据该些闪存所支持的接口模式来归类暂存该些闪存所连接的一启动脚位名称，以及暂存用来对应些控制缓存器的一选择信号。

7.如权利要求2所述的自动切换内存接口模式的闪存装置，其特征在于，所述的闪存控制器进一步包含：

一系统接口，用以连接一应用系统；

一数据缓冲/控制单元，连接于该系统接口及该内存接口之间，用以接收该微处理单元的控制而进行该应用系统与该些闪存之间的数据传输；及

一记忆单元，连接该微处理单元，用以搭配该微处理单元而运作。

8.如权利要求7所述的自动切换内存接口模式的闪存装置，其特征在于，所述的记忆单元进一步包含：

一随机存取内存，用以暂存该微处理单元所处理的数据；及

一程序内存，用以存放该微处理器执行的固件程序。

9.如权利要求2所述的自动切换内存接口模式的闪存装置，其特征在于，提供一种自动切换内存接口模式的方法，包括：

于一初始设定程序下，预设切换该内存接口于一基本接口模式；

依序致能该些启动脚位，以辨识该些启动脚位所对应连接的闪存各自所支持的一接口模式，并分别对应该些闪存的接口模式来进行设定及储存一接口模式设定值；及

于一正常运作状态下，依据该些启动脚位的致能运作，来切换输出对应的接口模式设定值；

借此，使该内存接口得以依据目前致能运作的该启动脚位所对应的接口模式设定值，而自动调整切换成该接口模式设定值所代表的接口模式，以存取该启动的闪存。

10.如权利要求9所述的自动切换内存接口模式的闪存装置，其特征在于，所述的自动切换内存接口模式的方法，进一步进行判断是否完成该初始设定程序的运作，以在判断完成该初始设定程序后，进行进入正常运作状态。

11.如权利要求9所述的自动切换内存接口模式的闪存装置，其特征在于，所述的自动切换内存接口模式的方法，若对应各个闪存的接口模式无法正确辨识时，则设定及储存为一基本接口模式设定值。

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