CN111597699A - 一种支持掉电数据随机化的flash仿真器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种支持掉电数据随机化的FLASH仿真器，仿真器包括FLASH接口处理模块、数据通路选择模块、掉电数据随机化模块、擦写控制模块、读控制模块和存储器模块。仿真器通过FLASH接口处理模块产生控制信号，在FLASH擦写高压使能信号有效期间，若掉电数据随机化模块检测到接口掉电，则按照FLASH掉电数据随机化原则生成新数据，并把此新数据写入存储器模块；若掉电数据随机化模块未检测到接口掉电，则把接口原数据写入存储器模块。本发明仿真器满足FLASH正常擦写读操作要求，支持FLASH擦写期间接口掉电数据随机化的功能，方便软件程序调试和接口掉电功能测试，提高了开发和测试效率。

Description

一种支持掉电数据随机化的FLASH仿真器
技术领域
本发明涉及芯片仿真器技术领域，具体涉及一种支持掉电数据随机化的FLASH仿真器。
背景技术
为提高FLASH芯片的可靠性，许多厂商提出了基于FTL(Flash TranslationLayer)技术的软硬件方案，这种方案要求软件设计和测试中，必须支持FLASH芯片掉电和非掉电后的各种数据处理，完成接口掉电功能测试。客户使用的FLASH芯片，在FLASH擦写期间若出现掉电，存储单元数据一般有三种情况：新数据、原数据和随机数据。
基于FLASH芯片软硬件协同开发测试需求，多数FLASH芯片需要在FLASH仿真器上进行FLASH功能和软件设计开发调试。通用的FLASH仿真器，以FPGA(Field ProgrammableGate Array)仿真FLASH芯片的功能，完成FLASH擦写读等基本命令，通过计数器模拟FLASH擦写延时，达到真实FLASH芯片擦写的延时效果。
这类仿真器通常实现了在FLASH擦写期间(擦除和编程命令的高压期间)掉电写入数据两种情况的功能仿真，在FLASH擦写期间未出现掉电现象，则数据被正确写入存储单元；若在FLASH擦写期间出现接口掉电，则数据或是被正确写入存储单元，或是未被写入保持原数据值。没有仿真实际FLASH芯片的第三种随机数据情况，无法满足软件开发和接口掉电测试需求。
针对上述问题，本发明提出一种支持掉电数据随机化的FLASH仿真器。FLASH仿真器支持FLASH的擦、写和读操作；FLASH仿真器支持FLASH高压期间接口掉电，数据可能被正确写入、或保持原有数据不变、或写入随机化数据。FLASH仿真器具有在FLASH高压期间掉电数据随机化的功能，便于软件开发和接口掉电测试，以保证软件开发质量。
发明内容
本发明解决的是FLASH仿真器中如何实现掉电数据随机化的功能，以实现FLASH芯片掉电数据随机化的功能仿真。
为实现上述功能，本发明的仿真器，包括：FLASH接口处理模块、数据通路选择模块、掉电数据随机化模块、擦写控制模块、读控制模块和存储器模块。
FLASH接口处理模块，与FLASH控制器接口相连，实现FLASH控制器擦命令、写命令和读命令的接口信号处理功能；FLASH接口处理模块输出高压使能HV_EN信号，控制掉电数据随机化模块和数据通路选择模块；数据通路选择模块，与FLASH接口处理模块、掉电数据随机化模块和读控制模块相连，实现擦写数据和读数据的通路控制功能；掉电数据随机化模块，与数据通路选择模块、擦写控制模块和读控制模块相连，实现FLASH擦写期间掉电生成随机数据值功能，或擦写期间未掉电保持接口原擦写数据值功能；擦写控制模块，与掉电数据随机化模块和存储器模块相连，实现FLASH擦写控制功能；读控制模块，与存储器模块、掉电数据随机化模块和数据通路选择模块相连，读取接口读地址的存储器模块数据，或是读取当前擦写地址的存储器模块数据；存储器模块，与擦写控制模块和读控制模块相连，实现数据的存储和读取功能。
本发明的仿真器，其中掉电数据随机化模块，包括：掉电检测模块、复位控制模块、擦写数据处理模块和随机数生成模块。掉电检测模块，检测接口掉电PORn信号和擦写高压使能HV_EN信号的状态，输出数据随机化使能FILL_EN信号，实现接口掉电检测和控制功能；擦写数据处理模块，与随机数生成模块、擦写控制模块、读控制模块和数据通路选择模块相连，实现擦写数据的处理功能；复位控制模块，在PORn信号和FILL_EN信号控制下，输出高压复位HV_RST信号，实现对擦写控制模块的复位控制功能；随机数生成模块，与擦写数据处理模块相连，产生随机数。
附图说明
附图1是本发明的FLASH仿真器结构图。
附图2是本发明的高压期间掉电数据处理时序图。
具体实施方式：
为了更好地理解本发明，下面结合附图对其功能原理进行详细说明。
如图1所示，为本发明的FLASH仿真器结构图。其中，FLASH接口处理模块输出高压使能HV_EN信号，进行当前FLASH控制器的操作命令控制；掉电检测模块输出随机化使能FILL_EN信号，进行当前FLASH擦写操作的随机化数据使能控制；复位控制模块输出高压复位HV_RST信号，控制擦写控制模块的复位。
当HV_EN信号为高电平时，表示当前正在进行FLASH擦写操作，掉电检测模块启动接口掉电检测功能，若检测到PORn信号发生掉电变为低电平，则掉电检测模块输出FILL_EN信号为高电平，启动数据随机化处理模块的掉电数据随机化功能；若检测到PORn信号一直为高电平，则掉电检测模块输出FILL_EN信号为低电平，数据随机化处理模块的数据保持原擦写值；当HV_EN信号为低电平时，表示当前未进行FLASH擦写操作，掉电检测模块不启动掉电检测功能，且输出FILL_EN信号为低电平。
在FILL_EN信号为高电平期间，复位控制模块输出HV_RST信号处于低电平，直到当前擦写操作完成后才变为高电平，复位擦写控制模块；在FILL_EN信号为低电平期间，复位控制模块输出的HV_RST信号与PORn信号同步变化。
掉电数据随机化模块在写操作时，按照“原数据位为1，写0时接口掉电，新数据位随机为1或0”原则产生随机数据；掉电数据随机化模块在擦操作时，按照“原数据位为0，擦1时接口掉电，新数据位随机为0或1”原则产生随机数据。
存储器模块中的存储介质，不限于FPGA中的BlockRAM，也包括片外SRAM等其它存储介质。
如图2所示，为本发明的高压期间掉电数据处理时序图。FLASH高压期间分为两个阶段，检测(checking)阶段和写入(writing)阶段。
检测阶段：在高压使能HV_EN信号高电平有效后，检测使能CHECK_EN信号一直有效期间，当PORn信号掉电变为低电平时，填充使能FILL_EN信号在写入阶段变为有效高电平；当PORn信号一直为高电平时，填充使能FILL_EN信号为低电平无效。
写入阶段：在高压使能HV_EN信号有效且CHECK_EN信号变低后进入写入阶段，若填充使能FILL_EN信号为高电平，则按掉电数据随机化后的数据写入存储器单元；若填充使能FILL_EN信号为低电平，则按原数据写入存储器单元。
在数据写入FLASH存储器后，高压使能HV_EN信号变为低电平，完成当前的一次擦写操作。若前面是高压期间掉电数据随机化处理，则HV_RST信号变为高电平，复位擦写控制模块；若前面是高压期间数据正常写入，则HV_RST信号一直为低电平，继续进行FLASH的后续操作。

Claims (7)

1.一种支持掉电数据随机化的FLASH仿真器，包括FLASH接口处理模块、数据通路选择模块、掉电数据随机化模块、擦写控制模块、读控制模块和存储器模块。
FLASH接口处理模块，与FLASH控制器接口相连，实现FLASH控制器擦命令、写命令和读命令的接口信号处理功能；FLASH接口处理模块输出高压使能HV_EN信号，控制掉电数据随机化模块和数据通路选择模块；
数据通路选择模块，与FLASH接口处理模块、掉电数据随机化模块和读控制模块相连，实现擦写数据和读数据的通路控制功能；
掉电数据随机化模块，与数据通路选择模块、擦写控制模块和读控制模块相连，实现FLASH擦写期间掉电生成随机数据值功能，或擦写期间未掉电保持接口原擦写数据值功能；
擦写控制模块，与掉电数据随机化模块和存储器模块相连，实现FLASH擦写控制功能；
读控制模块，与存储器模块、掉电数据随机化模块和数据通路选择模块相连，读取接口读地址的存储器模块数据，或是读取当前擦写地址的存储器模块数据；
存储器模块，与擦写控制模块和读控制模块相连，实现数据的存储和读取功能。
2.根据权利要求1所述的一种支持掉电数据随机化的FLASH仿真器，其特征在于掉电数据随机化模块，包括：掉电检测模块、复位控制模块、擦写数据处理模块和随机数生成模块。
掉电检测模块，检测接口掉电PORn信号和高压使能HV_EN信号的状态，输出随机化使能FILL_EN信号，实现接口掉电检测和控制功能；
擦写数据处理模块，与随机数生成模块、擦写控制模块、读控制模块和数据通路选择模块相连，实现擦写数据的处理功能；
复位控制模块，在PORn信号和FILL_EN信号控制下，输出高压复位HV_RST信号，实现对擦写控制模块的复位控制功能；
随机数生成模块，与擦写数据处理模块相连，产生随机数。
3.根据权利要求1所述的一种支持掉电数据随机化的FLASH仿真器，其高压使能HV_EN信号，特征在于：
当HV_EN信号为高电平时，表示当前正在进行FLASH擦写操作，掉电检测模块启动接口掉电检测功能，若检测到PORn信号发生掉电变为低电平，则掉电检测模块输出FILL_EN信号为高电平，启动数据随机化处理模块的掉电数据随机化功能产生随机化数据；若检测到PORn信号一直为高电平，则掉电检测模块输出FILL_EN信号为低电平，数据随机化处理模块的数据保持原数据值；
当HV_EN信号为低电平时，表示当前未进行FLASH擦写操作，掉电检测模块不启动掉电检测功能，且输出FILL_EN信号为低电平。
4.根据权利要求1所述的一种支持掉电数据随机化的FLASH仿真器，其高压复位HV_RST信号，特征在于：
在FILL_EN信号为高电平期间，复位控制模块输出HV_RST信号为无效低电平，直到当前擦写操作完成后才变为有效高电平，复位擦写控制模块；在FILL_EN信号为低电平期间，复位控制模块输出的HV_RST信号与PORn信号同步变化。
5.根据权利要求1所述的一种支持掉电数据随机化的FLASH仿真器，其特征在于掉电数据随机化模块在写操作期间，按照“原数据位为1，写0时掉电，新数据位随机为1或0”原则产生随机数据。
6.根据权利要求1所述的一种支持掉电数据随机化的FLASH仿真器，其特征在于掉电数据随机化模块在擦操作期间，按照“原数据位为0，擦1时掉电，新数据位随机为0或1”原则产生随机数据。
7.根据权利要求1所述的一种支持掉电数据随机化的FLASH仿真器，其特征在于存储器模块中的存储介质，不限于FPGA中的BlockRAM，也包括片外SRAM存储介质。
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