在8051单片机应用系统中使用DiskOnChip.doc

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1、在8051单片机应用系统中使用DiskOnChip庄渭峰摘要本文以8051单片机为例探讨了在8位单片机应用系统中使用M-Systems公司的DiskOnChip作为大容量非易失数据存储器的可行性，给出了在8051单片机应用系统中使用DiskOnChip的软硬件实现方案。关键词单片机嵌入式系统DiskOnChip前言Flash存储器具有可反复擦写、大容量、安全可靠等优点，广泛应用于各种嵌入式系统。除直接使用Flash存储器芯片外，各种基于Flash存储技术实现的大容量存储产品诸如闪存卡、固态电子盘等为嵌入式系统开发者提供了更多存储方案选择，其中以色列M-Systems公司的DiskO

2、nChip系列产品由于具备简洁的硬件接口、高度可靠性、完善的开发工具、丰富的驱动程序支持及很高的性价比因而在各种嵌入式产品中得到了非常广泛的应用。8051是一种在低端嵌入式系统中应用非常广泛的8位单片机，具有16位地址线，最大可寻址64K字节的存储空间。随着各种8051兼容单片机的功能和性能越来越强，其应用系统的智能化程度和复杂度也在不断提高，在某些场合下对数据非易失存储的容量要求已远远超过了64K字节，为此通常的解决方法是采用NOR型Flash存储器并采用分段式存储器访问技术以扩展8051的寻址空间，这种方法增加了软硬件设计的复杂性且可靠性较低，成本也较高。考虑到DiskOnCh

3、ip所具备的诸多优异性能，如果能够将其直接应用于8051单片机系统，则不仅扩展了DiskOnChip的应用范围，而且对于这类系统来说将是一种非常理想的大容量非易失数据存储解决方案。为此本文探讨了在8051单片机应用系统中使用DiskOnChip的可行性及软硬件实现方案。DiskOnChip简介DiskOnChip（简称DOC）是一种基于NAND型Flash存储器的大容量固态存储系列产品，在单一封装内集成了大容量NANDFlashMemory和对Flash进行操作的微控制器NFDC（NandFlashDiskController），其存储容量从8MB直到1GB。DOC以较少的外部引脚

4、数实现了访问大容量Flash存储器的便捷手段，以其典型产品DOC2000系列为例，各种容量均采用统一的DIP32封装并且管脚排列完全兼容，具有一致的外部硬件接口。图1和图2分别示出了DOC2000系列的管脚排列和外部硬件接口。图1DOC2000管脚图图2DOC2000外部硬件接口由图2可见DOC2000与微处理器之间的硬件接口非常简单，仅包括13根地址线、8根数据线、1根片选线、1根读控制线和1根写控制线，其管脚定义和排列与一个8KB的SRAM6264相似。DOC2000可与各种8位、16位、32位微处理器直接连接，在系统中既可用作数据存储器也可用作程序存储器。DOC2000在系统

5、中只占用8KB的地址空间而与其实际存储容量无关，透过这个8KB的窗口，微处理器可对DOC2000内部的NANDFlashMemory的任意存储单元进行读、写、擦除等操作。DOC内部的NAND型Flash存储器的存储空间由“块（Block）”组成，每“块”的大小等于Flash的最小擦除单元的大小，通常为8KB。“块”又由“页（Page）”组成，“页”是Flash的最小读、写单元，每页包含512字节空间用于存储数据以及额外的16字节空间（被称为“spare”或“extra”字节）可用于存储特定的标记。DOC支持先进的48位Reed-SolomonEDC/ECC（错误检测和纠正）特性，具

6、有很高的数据存储可靠性。M-Systems公司拥有TrueFFS、Wear-Leveling等专利技术，为DOC系列产品提供了Windows、WinCE、Linux、VxWorks等多种常见操作系统下的驱动程序及完善的软件开发工具（SDK），使应用程序可以基于文件系统安全、可靠、高效地访问DOC。详细信息请参考M-Systems公司的相关技术文档。硬件连接由于DOC的外部硬件接口非常简单，以DOC2000为例，类似于一个标准的SRAM，在系统中只占用8KB的地址空间，未超过8051单片机64KB的寻址范围，因此8051单片机可以很方便地与各种容量的DOC2000直接连接而无需扩展其

7、寻址范围。图3为8051单片机与DOC2000的硬件连接示意图，对于M-Systems公司的其他产品如DOCMillennium，连接方式与此类似。图38051单片机与DOC2000的硬件连接示意图由于8051单片机的最大外部数据存储寻址范围为64KB，因此通过地址译码的手段，可实现一片8051单片机连接多片DOC2000（最多8片），并且每片DOC2000的容量可以不相同。在实际系统中，所选用的8051单片机的型号和生产厂商不限，但必须具有外部数据总线和地址总线及读