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随着超大规模集成电路工艺的发展,对于非易失性存储器容量的需求也越来越高。Nand Flash以其存储容量大,体积小,读写速率高等优势成为最理想的存储器件[16]。自九十年代初Nand Flash存储器投入市场以来,其应用渗透到医疗保健,工业生产,科学研究,人们日常生活的各个方面,设计好一款高效的Nand Flash控制器,可以提高Nand Flash的使用价值,对提高人们生活质量有重要意义。
本研究设计的Nand Flash控制器是一款通用的控制芯片,实现了 NandFlash的数据传输和校验控制,基本上可以适用于各种运用Nand Flash存储器的场合。本文提出了一种软硬件结合,以硬件为主的设计方案,实现了控制速度,芯片面积和兼容性的高度统一。该Nand Flash控制器由两大部分组成:Nand Flash数据传输控制和NandFlash数据校验控制。前者实现了应用系统和Nand Flash之间的高效数据传输,后者实现了数据传输过程中的校验,保证数据的可靠性。在数据传输控制部分,为了实现高兼容性能,本控制器提供了一组详尽的配置寄存器,根据软件的设置基本上可以支持现有的主流Nand Flash存储器;为了保证数据传输的速度,本控制器在应用系统端除了提供一个数据 BUFFER的接口,还提供了一个程序 BUFFER的接口和一套微指令集,该指令集和配置寄存器结合,完美的实现了本Nand Flash控制器的高速度和高兼容性能。另一方面,在数据校验控制部分,采用了BCH算法,校验能力是514字节中随机的8bits错误。此算法的编码是实时的,其解码速度在整个数据传输过程中可以忽略不计。Nand Flash中一个sector出现0~8 bits错误,该ECC算法自动纠错并反馈纠错报告,若出现9 bits以上错误(包含9 bits),该算法反馈报警,不予纠错。鉴于当前Nand Flash制造工艺,该ECC算法在很高程度上保证了数据的可靠性。