CN102654855A - 一种对Nandflash指令执行进行编程的Nandflash控制器 - Google Patents

一种对Nandflash指令执行进行编程的Nandflash控制器 Download PDF

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迟志刚
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Abstract

一种对Nandflash指令执行进行编程的Nandflash控制器，由微控制器、系统接口控制器、系统端DMA控制器、系统存储器访问仲裁逻辑单元、系统存储器、Nandflash DMA控制器、Nandflash指令执行控制逻辑单元、Nandflash数据缓存区以及Nandflash接口控制器构成。采用在系统硬件中增加Nandflash指令执行控制逻辑单元的方式，由Nandflash指令执行控制逻辑单元按照预先设定的顺序控制指令执行，无须电路中微控制器的参与，能够提高指令执行的效率，满足应用需求。

Description

一种对Nandflash指令执行进行编程的Nandflash控制器
技术领域
本发明涉及一种Nandflash控制器，尤其涉及一种可对Nandflash指令执行进行编程的Nandflash控制器。
背景技术
Nandflash技术在近几年里得到了突飞猛进的发展，由1位/单元的SLC技术发展到了2位/单元甚至3位/单元的MLC技术，同时Nandflash的生产工艺也得到不断地进步。随着技术的发展，Nandflash的容量不断增大，单位容量的成本也大幅降低，因此应用Nandflash的领域也越来越多。
Nandflash应用的扩展，Nandflash的指令越来越多，Nandflash控制器的设计越来越复杂，Nandflash指令也很会根据应用继续增加。现有的Nandflash控制器尽可能的支持已有的所有Nandflash指令，但对于后续会出现的指令却无法实现支持，这在一定程度上会限制Nandflash控制器的适应范围。
如何设计一种Nandflash控制器，能在应用中克服硬件逻辑执行Nandflash指令向下兼容性不足的情形，同时能够克服软件执行Nandflash指令时效率不高的情形，成为本发明所要解决的技术问题。
发明内容
本发明目的提供一种对Nandflash指令执行进行编程的Nandflash控制器，采用在系统硬件中增加Nandflash指令执行控制逻辑单元的方式，由Nandflash指令执行控制逻辑单元按照预先设定的顺序控制执行，无须电路中微控制器的参与，能够提高指令执行的效率，满足应用需求。
一种对Nandflash指令执行进行编程的Nandflash控制器，由微控制器、系统接口控制器、系统端DMA控制器、系统存储器访问仲裁逻辑单元、系统存储器、Nandflash DMA控制器、Nandflash指令执行控制逻辑单元、Nandflash数据缓存区以及Nandflash接口控制器构成。
微控制器，电路的主控制单元，实现整个电路单元控制；
系统接口控制器，用于以某种特定协议(如IDE、USB、SATA和PCIE等)和主控端进行数据传输，主控端包含但不限于SATA、USB、PCIE、PATA；
系统端DMA控制器，用于系统接口控制器和系统存储器之间的数据传输；
系统存储器访问仲裁逻辑单元，用于仲裁微控制器、系统接口控制器和Nandflash控制器对系统存储器的访问请求；
系统存储器，用于暂存存系统端和Nandflash控制器间传输的数据，也用于存放当前数据读写所使用的地址映射表；
Nandflash DMA控制器，Nandflash Direct Memory Access控制器，用于控制Nandflash接口控制器与系统存储器之间的数据传输；
Nandflash指令执行控制逻辑单元，用于根据Nandflash指令信息控制Nandflash指令的执行；
Nandflash数据缓存区，用于缓存从系统存储器读出但来不及写入Nandflash存储器的数据，也用于缓存从Nandflash存储器读出但来不及写入系统存储器的数据；
Nandflash接口控制器，用于控制和Nandflash存储器阵列之间的数据传输。
本发明在系统硬件中增加Nandflash指令执行控制逻辑单元，在系统接收到访问Nandflash的请求时，系统将访问请求拆分成Nandflash的指令，然后将Nandflash的指令及其执行过程写入Nandflash指令执行控制逻辑单元配置寄存器并通知Nandflash指令执行控制逻辑单元开始执行Nandflash的指令。Nandflash指令执行控制逻辑单元将指令发送给Nandflash后，待Nandflash准备好接收数据或者发送数据以后，启动Nandflash DMA控制器向Nandflash写入数据或者从Nandflash读出数据。
Nandflash指令的整个执行过程由Nandflash指令执行控制逻辑单元按照预先设定的顺序控制执行，无须微控制器的参与。相对于微控制器，Nandflash指令执行控制逻辑单元可以更高效快速地执行Nandflash指令。
通过本发明，能有效减少为微控制器对Nandflash控制器的操作控制，既克服了硬件逻辑执行Nandflash指令向下兼容性不足的问题，也克服了系统软件在执行Nandflash指令执行效率不高的问题。
附图说明
图1本发明提供的Nandflash控制器电路结构图
具体实施方案
以下结合附图对本发明提出的发明内容进行详细的描述，图1给出了本发明所述Nandflash控制电路结构。
在系统接收到访问Nandflash存储器的请求时，系统将访问请求拆分成Nandflash指令，然后将Nandflash的指令及其执行过程写入Nandflash存储器指令执行控制逻辑单元并通知Nandflash指令执行控制逻辑单元开始执行Nandflash的指令。
Nandflash指令的执行都是由发送命令、发送地址、读取数据、发送数据、等待Nandflash就绪、读取Nandflash状态等阶段中的几个阶段构成。Nandflash的执行过程就是对以上阶段的一个排序过程。
Nandflash存储器执行阶段的编码如表1中所示：
  阶段   编码
  指令1   4‘h1
  列地址   4‘h2
  行地址   4‘h3
  指令2   4‘h4
  等待就绪   4‘h5
  读取状态   4‘h6
  读数据   4‘h7
  写数据   4‘h8
  结束标志   4‘hF
表1Nandflash存储器执行阶段编码
微控制器将Nandflash指令及其执行顺序写入Nandflash指令控制逻辑单元的配置寄存器中。配置寄存器的内容如表2中所示：
Figure BDA0000048908920000041
表2Nandflash指令控制逻辑单元配置寄存器的内容
在执行指令之前，微控制器配置Nandflash指令控制逻辑单元的配置寄存器。在Nandflash读指令时，配置寄存器内容如表3中所示：
  内容   描述
  指令1   8’h00
  指令2   8’h30
  行地址   32’h00
  列地址   32’h00
  指令数量   1’h1(两个指令)
  行地址数量   4‘h3
  列地址数量   4‘h2
  数据大小   32‘d2112
  执行顺序   4‘h1-4‘h2-4‘h3-4‘h4-4‘h5-4‘h7-4‘hF
  等待时间   40微秒
表3读Nandflash指令时配置寄存器内容
Nandflash写指令时，配置寄存器内容如表4中所示：
  内容   描述
  指令1   8’h80
  指令2   8’h10
  行地址   32’h00
  列地址   32’h00
  指令数量   1’h1(两个指令)
  行地址数量   4‘h3
  列地址数量   4‘h2
  数据大小   32‘d2112
  执行顺序   4‘h1-4‘h2-4‘h3-4‘h4-4‘h8-4‘h5-4‘h6-4‘hF
  等待时间   800微秒
表4写Nandflash指令时配置寄存器内容
Nandflash擦除指令时，配置寄存器的内容如表5中所示：
  内容   描述
  指令1   8’h60
  指令2   8’hd0
  行地址   32’h00
  列地址   不需要配置
  指令数量   1’h1(两个指令)
  行地址数量   4‘h3
  列地址数量   不需要配置
  数据大小   不需要配置
  执行顺序   4‘h1-4‘h3-4‘h4-4‘h5-4‘h6-4‘hF
  等待时间   2000微秒
表5擦除Nandflash指令时配置寄存器
Nandflash指令的整个执行过程由Nandflash指令执行控制逻辑单元按照预先设定的顺序控制执行，无须微控制器的参与。相对于微控制器，Nandflash指令执行控制逻辑单元可以更高效快速地执行Nandflash指令。既克服了硬件逻辑执行Nandflash指令向下兼容性不足的问题，也克服了系统软件在执行Nandflash指令执行效率不高的问题。

Claims (5)

1.一种对Nandflash指令执行进行编程的Nandflash控制器，由微控制器、系统接口控制器、系统端DMA控制器、系统存储器访问仲裁逻辑单元、系统存储器、Nandflash DMA控制器、Nandflash指令执行控制逻辑单元、Nandflash数据缓存区以及Nandflash接口控制器构成，其特征在于所述Nandflash指令执行控制逻辑单元控制系统Nandflash指令执行。
2.如权利要求1所述的一种对Nandflash指令执行进行编程的Nandflash控制器，其特征在于所述Nandflash指令执行控制逻辑单元配置寄存器为系统软件和硬件交互接口。
3.如权利要求1所述的一种对Nandflash指令执行进行编程的Nandflash控制器，其特征在于所述Nandflash指令执行控制逻辑单元按照预先设定的顺序控制Nandflash指令的执行。
4.如权利要求1或3所述的一种对Nandflash指令执行进行编程的Nandflash控制器，其特征在于所述Nandflash指令执行控制逻辑单元按照预先设定的顺序控制执行Nandflash指令的执行时，微控制器不参与控制。
5.如权利要求1所述的一种对Nandflash指令执行进行编程的Nandflash控制器，其特征在于所述与Nandflash控制器进行通信的主控端为SATA、USB、PCIE或PATA。
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