專利名稱：應用于CLB總線的NorFLASH存儲接口模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應用于SOC芯片的內(nèi)置NorFLASH存儲接口模塊，具體涉及一種應用于CLB總線的NorFLASH存儲接口模塊。
背景技術(shù)：
NorFLASH可以在芯片上直接運行代碼，穩(wěn)定性出色，傳輸速率高這很適合用于嵌入式系統(tǒng)作為NorFLASH ROM。目前，NorFLASH已在SOC芯片(System on Chip，稱為系統(tǒng)級芯片，也有稱片上系統(tǒng))中廣泛應用。恰當?shù)慕涌谠O(shè)計對于NorFLASH在SOC芯片上的應用至關(guān)重要。在進行讀寫NorFLASH操作時，需要對其上的諸多的控制信號進行相應的控制，如果直接將NorFLASH控制信號用寄存器控制實現(xiàn)，則會耗費很多的CPU資源，操作步驟繁瑣，且需根據(jù)不同的操作更換其步驟，需要耗費大量的軟件資源，且軟件維護比較復雜。因此如何提供一種高利用率，且可直接運行代碼，穩(wěn)定性、傳輸速率高的NorFlash存儲接口模塊，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員努力的方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種應用于CLB總線的NorFLASH存儲接口模塊，該NorFLASH存儲接口模塊更大程度的提高NorFLASH的利用率；可以在芯片上直接運行代碼，穩(wěn)定性出色，傳輸速率高，很適合用于嵌入式系統(tǒng)作為NorFLASH ROM的優(yōu)勢，解決NorFLASH端口控制信號多，而直接用寄存器控制實現(xiàn)會耗費很多的CPU資源且操作步驟繁瑣的問題；操作簡單，耗費CPU資源小，便于軟件開發(fā)。為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種應用于CLB總線的NorFLASH存儲接口模塊，一 NorFlash存儲器通過此NorFLASH存儲接口模塊經(jīng)由CLB總線與CPU處理器進行通信；所述NorFLASH存儲接口模塊進一步包括上電檢測電路，地址譯碼電路，壞塊替換電路，寫控制電路以及配置寄存器組和用來顯示上次操作狀態(tài)的狀態(tài)寄存器組；
所述NorFlash存儲器內(nèi)具有一信息塊，此信息塊記載NorFlash存儲器內(nèi)壞塊單元的地址、數(shù)目、替換單元的地址和替換單元替換壞塊功能使能位信息，此使能位有效標識NorFlash存儲器內(nèi)存在壞塊，所述上電檢測電路內(nèi)具有一用于存儲來自所述信息塊內(nèi)壞塊信息的壞塊寄存器；
所述上電檢測電路在上電復位時，其讀取所述NorFlash存儲器內(nèi)信息塊內(nèi)信息，對NorFlash存儲器是否存在壞塊進行檢測，上電檢測電路會將壞塊信息保存至其壞塊寄存器中，以供壞塊替換電路讀取；
所述壞塊替換電路用于對壞塊地址的重新映射，當上電檢測電路檢測到壞塊存在，且通過地址譯碼電路檢測到CPU處理器正在對NorFlash存儲器進行訪問時，該壞塊替換電路將啟動，接收來自地址譯碼電路的訪問原地址和來自上電檢測電路中壞塊寄存器的壞塊信息，當壞塊信息中的使能位無效時，則訪問原地址透明經(jīng)過壞塊替換電路傳輸給所述NorFlash存儲器；否則，比較訪問原地址是否在壞塊信息范圍內(nèi)，如果在，則將壞塊單元對應的替換單元地址傳輸給所述NorFlash存儲器，從而將CPU處理器對NorFlash存儲器中壞塊單元的讀寫訪問轉(zhuǎn)換成對NorFlash存儲器中壞塊單元相應的替換單元的讀寫訪問，否則，訪問原地址透明經(jīng)過壞塊替換電路傳輸給所述NorFlash存儲器；
所述地址譯碼電路是用來生成讀寫匹配信號并判斷訪問類型是讀操作或者寫操作和訪問原地址信號，當CPU處理器對任意地址進行讀/寫訪問時，被訪問的訪問地址通過CLB總線經(jīng)NorFLASH存儲接口模塊中地址譯碼電路生成訪問原地址信號和讀寫控制信號；所述寫控制電路由寫操作控制狀態(tài)機組成，此寫操作控制狀態(tài)機包括空閑狀態(tài)、寫準備狀態(tài)、編程啟動狀態(tài)、擦除狀態(tài)、編程狀態(tài)以及寫清除狀態(tài)；所述空閑狀態(tài)，表示寫操作還未開始，或者編程/擦除結(jié)束時狀態(tài)機的所處狀態(tài)，在空閑狀態(tài)時不會對NorFlash存儲器端口的信號進行任何操作；所述寫準備狀態(tài)，表示寫操作已經(jīng)開始，且這次寫操作是有效的；所述編程啟動狀態(tài)，表示CPU發(fā)出編程命令，且命令被接收；所述擦除狀態(tài)，表示CPU發(fā)出擦除命令，且命令被接收，NorFlash存儲器將會或正在進行擦除操作；所述編程狀態(tài)，表示正在進行編程操作；所述清除狀態(tài)，表示編程/擦除操作已完成，即需要等待的為保證下次操作能正確執(zhí)行的恢復時間；
所述配置寄存器組由時序配置寄存器和命令寄存器組成，所述時序配置寄存器用于讀/寫時序配置以及計數(shù)器配置，讀/寫時序配置即NorFlash存儲器讀控制信號的時序配置，NorFlash存儲器輸出值的讀取時間配置以及寫操作分頻信息的配置。讀控制信號的時序配置保證了接口能夠輸出正確地讀訪問控制信號；讀取時間配置是指NorFlash存儲器的讀取時間是可控的，可根據(jù)系統(tǒng)頻率以及NorFlash存儲器自身的讀取時間進行動態(tài)的配置；寫操作分頻信息的配置是指寫控制電路輸入時鐘的分頻配置。計數(shù)器配置是配置NorFlash存儲器寫操作所需的等待周期數(shù)。上述技術(shù)方案中的進一步改進方案如下:
1.上述方案中，所述寫控制電路還包括地址自增狀態(tài)機和低功耗狀態(tài)機，所述地址自增狀態(tài)機，表示當NorFLASH只支持單字節(jié)編程時，如需要半字/字編程，NorFLASH地址可以根據(jù)編程的字節(jié)數(shù)自增；所述低功耗狀態(tài)機，表示NorFlash存儲器正處于低功耗狀態(tài)。2.上述方案中，所述讀取時間配置是指NorFlash存儲器的讀取時間是可控的，可根據(jù)系統(tǒng)頻率以及NorFlash存儲器自身的讀取時間進行動態(tài)的配置。3.上述方案中，所述NorFlash存儲器的寫操作等時間可以根據(jù)系統(tǒng)頻率，寫操作分頻信息和計數(shù)器配置進行動態(tài)調(diào)整。4.上述方案中，所述狀態(tài)寄存器組包括寫操作完成標志和訪問錯誤標志組成，其中，寫操作完成標志是指當NorFLASH編程或擦除完成時，NorFLASH接口會自動產(chǎn)生標志，當中斷使能打開，此標志可以產(chǎn)生操作完成中斷；訪問錯誤標志是指當CPU對不可訪問的NorFLASH地址進行讀寫操作或者寫操作寬度不符合要求時，NorFLASH接口會產(chǎn)生訪問錯誤標志，且對NorFLASH不會有任何操作。由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點和效果:
1.本發(fā)明NorFLASH存儲接口模塊，通過對地址的重新映射，將CPU對壞塊的讀寫訪問轉(zhuǎn)換成對NorFLASH中的替換單元的讀寫訪問，從而更大程度的提高NorFLASH的利用率。當上電檢測電路檢測到壞塊存在，且通過地址譯碼電路檢測到CPU正在對壞塊地址進行訪問，那么壞塊替換電路將會自動啟動，對地址進行重新映射。
2.本發(fā)明NorFLASH存儲接口模塊，接口具有壞塊替換，可選擇支持字/半字/單字節(jié)編程和進入低功耗，讀寫操作步驟簡單，易于軟件開發(fā)的優(yōu)點，尤其是編程和擦除操作，在CPU對其進行相應的配置后，可以在不耗費CPU資源的前提下，通過中斷處理來完成。該接口通用性較強，可以廣泛應用于嵌入式SOC芯片領(lǐng)域。


附圖1為應用本發(fā)明內(nèi)容的嵌入式SOC芯片結(jié)構(gòu)示意 附圖2為本發(fā)明中的讀操作示意 附圖3為本發(fā)明中的寫操作示意 附圖4為本發(fā)明中的壞塊替換操作示意 附圖5為本發(fā)明中的上電檢測電路操作示意 附圖6為本發(fā)明中的寫控制狀態(tài)機示意 附圖7為實施例NorFLASH接口工作示意圖。以上附圖中:1、CPU處理器；2、CLB總線；3、NorFLASH存儲接口模塊；4、NorFlash存儲器；41、信息塊；5、上電檢測電路；51、壞塊寄存器；6、地址譯碼電路；7、壞塊替換電路；
8、寫控制電路；9、配置寄存器組；91、時序配置寄存器；92、命令寄存器；10、狀態(tài)寄存器組。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述:
實施例:一種應用于CLB總線的NorFLASH存儲接口模塊，一 NorFlash存儲器4通過此NorFLASH存儲接口模塊3經(jīng)由CLB總線2與CPU處理器I進行通信，所述NorFLASH存儲接口模塊3進一步包括上電檢測電路5，地址譯碼電路6，壞塊替換電路7，寫控制電路8以及配置寄存器組9和用來顯示上次操作狀態(tài)的狀態(tài)寄存器組10 ；
所述NorFlash存儲器4內(nèi)具有一信息塊41，此信息塊41記載NorFlash存儲器4內(nèi)壞塊單元的地址、數(shù)目、替換單元的地址和替換單元替換壞塊功能使能位信息，此使能位有效標識NorFlash存儲器4內(nèi)存在壞塊，所述上電檢測電路5內(nèi)具有一用于存儲來自所述信息塊41內(nèi)壞塊信息的壞塊寄存器51 ；
所述上電檢測電路5在上電復位時，其讀取所述NorFlash存儲器4內(nèi)信息塊41內(nèi)信息，對NorFlash存儲器4是否存在壞塊進行檢測，如果存在壞塊，上電檢測電路5會將壞塊信息保存至其壞塊寄存器51中，以供壞塊替換電路7讀??；
所述壞塊替換電路7用于對壞塊地址的重新映射，當上電檢測電路5檢測到壞塊存在，且通過地址譯碼電路6檢測到CPU處理器I正在對NorFlash存儲器4進行訪問時，該壞塊替換電路7將啟動，接收來自地址譯碼電路6的訪問原地址和來自上電檢測電路5中壞塊寄存器51的壞塊信息，當壞塊信息中的使能位無效時，則訪問原地址透明經(jīng)過壞塊替換電路7傳輸給所述NorFlash存儲器4 ;否則，比較訪問原地址是否在壞塊信息范圍內(nèi)，如果在，則將壞塊單元對應的替換單元地址傳輸給所述NorFlash存儲器4，從而將CPU處理器I對NorFlash存儲器4中壞塊單元的讀寫訪問轉(zhuǎn)換成對NorFlash存儲器4中壞塊單元相應的替換單元的讀寫訪問，否則，訪問原地址透明經(jīng)過壞塊替換電路7傳輸給所述NorFlash存儲器4 ； 所述地址譯碼電路6是用來生成讀寫匹配信號并判斷訪問類型是讀操作或者寫操作和訪問原地址信號，當CPU處理器I對任意地址進行讀/寫訪問時，被訪問的訪問地址通過CLB總線2經(jīng)NorFLASH存儲接口模塊中地址譯碼電路6生成訪問原地址信號和讀寫控制信號;
所述寫控制電路8由寫操作控制狀態(tài)機組成，此寫操作控制狀態(tài)機包括空閑狀態(tài)、寫準備狀態(tài)、編程啟動狀態(tài)、擦除狀態(tài)、編程狀態(tài)以及寫清除狀態(tài)；所述空閑狀態(tài)，表示寫操作還未開始，或者編程/擦除結(jié)束時狀態(tài)機的所處狀態(tài)，在空閑狀態(tài)時不會對NorFlash存儲器端口的信號進行任何操作；所述寫準備狀態(tài)，表示寫操作已經(jīng)開始，且這次寫操作是有效的；所述編程啟動狀態(tài)，表示CPU發(fā)出編程命令，且命令被接收；所述擦除狀態(tài)，表示CPU發(fā)出擦除命令，且命令被接收，NorFlash存儲器將會或正在進行擦除操作；所述編程狀態(tài)，表示正在進行編程操作；所述清除狀態(tài)，表示編程/擦除操作已完成，即需要等待的為保證下次操作能正確執(zhí)行的恢復時間；
所述配置寄存器組9由時序配置寄存器91和命令寄存器92組成，所述時序配置寄存器91用于讀/寫時序配置以及計數(shù)器配置，讀/寫時序配置即NorFlash存儲器4讀控制信號的時序配置，NorFlash存儲器4輸出值的讀取時間配置以及寫操作分頻信息的配置。讀控制信號的時序配置保證了接口能夠輸出正確地讀訪問控制信號；讀取時間配置是指NorFlash存儲器4的讀取時間是可控的，可根據(jù)系統(tǒng)頻率以及NorFlash存儲器4自身的讀取時間進行動態(tài)的配置；寫操作分頻信息的配置是指寫控制電路輸入時鐘的分頻配置。計數(shù)器配置是配置NorFlash存儲器4寫操作所需的等待周期數(shù)。上述寫控制電路8還包括地址自增狀態(tài)機和低功耗狀態(tài)機，所述地址自增狀態(tài)機，表示當NorFLASH只支持單字節(jié)編程時，如需要半字/字編程，NorFLASH地址可以根據(jù)編程的字節(jié)數(shù)自增；所述低功耗狀態(tài)機，表示NorFlash存儲器正處于低功耗狀態(tài)。上述讀取時間配置是指NorFlash存儲器4的讀取時間是可控的，可根據(jù)系統(tǒng)頻率以及NorFlash存儲器自身的讀取時間進行動態(tài)的配置。上述NorFlash存儲器4的寫操作的等待時間可以根據(jù)系統(tǒng)頻率，寫操作分頻信息和計數(shù)器配置進行動態(tài)調(diào)整。上述狀態(tài)寄存器組10包括寫操作完成標志和訪問錯誤標志組成，其中，寫操作完成標志是指當NorFlash存儲器4編程或擦除完成時，NorFLASH接口會自動產(chǎn)生標志，當中斷使能打開，此標志可以產(chǎn)生操作完成中斷；訪問錯誤標志是指當CPU處理器I對不可訪問的NorFlash存儲器4地址進行讀寫操作或者寫操作寬度不符合要求時，NorFLASH接口會產(chǎn)生訪問錯誤標志，且對NorFlash存儲器4不會有任何操作。以上內(nèi)容進一步闡釋如下。圖1為應用本發(fā)明內(nèi)容的嵌入式SOC芯片結(jié)構(gòu)示意圖，在嵌入式SOC芯片中包含有一種基于CLB總線支持壞塊替換的內(nèi)置NorFLASH接口電路。該NorFLASH接口電路包括上電檢測電路，地址譯碼電路，壞塊替換電路，寫控制電路以及配置和狀態(tài)寄存器組。下面分別對其進行描述:
1.上電檢測電路
上電檢測電路是指在上電復位時，CPU通過讀取NorFLASH的信息塊對NorFLASH是否存在壞塊進行檢測，NorFLASH是否存在壞塊的信息是在NorFLASH測試時寫入NorFLASH信息塊的。壞塊信息包括有多少壞塊存在，用哪個替換單元替換和壞塊替換功能是否使能。2.地址譯碼電路
地址譯碼電路是用來生成讀寫匹配信號的電路。NorFLASH經(jīng)由和NorFLASH接口通過CLB總線和CPU通信。當CPU對任意地址進行讀/寫訪問時，被訪問的地址通過CLB總線經(jīng)NorFLASH接口地址譯碼器譯碼后，會自動判斷讀/寫地址是否匹配被分配的NorFLASH地址，以確定CPU是否正在對NorFLASH進行訪問。3.壞塊替換電路
壞塊替換電路是指在NorFLASH存在壞塊時，通過對地址的重新映射，將CPU對壞塊的讀寫訪問轉(zhuǎn)換成對NorFLASH中的替換單元的讀寫訪問，從而更大程度的提高NorFLASH的利用率。當上電檢測電路檢測到壞塊存在，且通過地址譯碼電路檢測到CPU正在對壞塊地址進行訪問，那么壞塊替換電路將會自動啟動，對地址進行重新映射。4.寫控制電路
寫控制電路由寫操作控制狀態(tài)機構(gòu)成。當CPU經(jīng)CLB總線對NorFLASH進行寫訪問時，如果該寫訪問被支持，即編程的寬度是NorFLASH允許的或者沒有其他寫操作正在進行，此次寫操作有效，該狀態(tài)機會自動啟動，并等待接收CPU的命令(編程或者擦除)，然后根據(jù)命令完成此次的寫操作完成此次的寫操作；如果該寫訪問不被支持，會返回訪問錯標志，并結(jié)束此次寫操作，且該寫狀態(tài)機不會啟動。所述狀態(tài)機由六到八個狀態(tài)組成，這六個狀態(tài)分別為空閑狀態(tài)，寫準備狀態(tài)，編程啟動狀態(tài)，擦除狀態(tài)，編程狀態(tài)以及寫清除狀態(tài)組成，如果NorFLASH只支持單字節(jié)編程，那么還有一個第七狀態(tài)地址自增狀態(tài)。如果NorFLASH可以在沒有操作時進入低功耗，狀態(tài)機還存在一個第八狀態(tài)低功耗狀態(tài)。其中:
空閑狀態(tài)，表示寫操作還未開始，或者編程/擦除結(jié)束時狀態(tài)機的所處狀態(tài)，在空閑狀態(tài)時不會對NorFLASH端口的信號進行任何操作；
寫準備狀態(tài)，表示寫操作已經(jīng)開始，且這次寫操作是有效的；
編程啟動狀態(tài)，表示CPU發(fā)出編程命令，且命令被接收；
擦除狀態(tài)，表示CPU發(fā)出擦除命令，且命令被接收，NorFLASH將會或正在進行擦除操
作；
編程狀態(tài)，表示正在進行編程操作；
清除狀態(tài)，表示編程/擦除操作已完成，即需要等待的為保證下次操作能正確執(zhí)行的恢復時間；
地址自增狀態(tài)，表示當NorFLASH只支持單字節(jié)編程時，如需要半字/字編程，NorFLASH地址可以根據(jù)編程的字節(jié)數(shù)自增。低功耗狀態(tài)，表示NorFLASH正處于低功耗狀態(tài)。5.配置和狀態(tài)寄存器組
配置和狀態(tài)寄存器組由配置寄存器組和狀態(tài)寄存器組成，配置寄存器組由時序配置寄存器和命令寄存器組成，其中:
時序配置寄存器用于讀/寫時序配置以及計數(shù)器配置。讀/寫時序配置即NorFLASH讀控制信號的時序配置，NorFLASH輸出值的讀取時間配置以及寫操作分頻信息的配置。讀控制信號的時序配置保證了接口能夠輸出正確地讀訪問控制信號；讀取時間配置是指NorFLASH的讀取時間是可控的，可根據(jù)系統(tǒng)頻率以及NorFLASH自身的讀取時間進行動態(tài)的配置；寫操作分頻信息的配置是指寫控制電路輸入時鐘的分頻配置。計數(shù)器配置是配置NorFLASH寫操作所需的等待周期數(shù)。NorFLASH的寫操作等時間可以根據(jù)系統(tǒng)頻率，寫操作分頻信息和計數(shù)器配置進行動態(tài)調(diào)整，以適應于不同的應用。狀態(tài)寄存器包括寫操作完成標志和訪問錯誤標志組成。本發(fā)明中，NorFLASH經(jīng)由NorFLASH接口通過CLB總線和CPU通信。CPU對NorFLASH進行讀/寫訪問時，地址經(jīng)CLB總線通過地址譯碼電路進行譯碼后，地址譯碼電路判斷是否為有效的讀/寫操作，如有效生成讀寫選中信號，無效則退出操作，返回操作錯誤標志，并根據(jù)是否存在壞塊和該地址是否處于壞塊內(nèi)決定是否啟動壞塊替換電路。如進行的是讀操作，該接口電路會根據(jù)配置寄存器對讀時序的配置，自動生成讀控制信號，從而讀取相應地址上的值，并經(jīng)CLB總線供CPU讀取。如進行的是寫操作，該接口電路會根據(jù)配置寄存器對分頻和計數(shù)器的配置，自動啟動寫控制電路中的寫控制狀態(tài)機，在接收到CPU的寫操作命令后，執(zhí)行相應操作，并在寫操作結(jié)束之后，產(chǎn)生操作完成中斷請求，中間的過程無需CPU參與，很大的提高了 CPU的效率。圖2為應用本發(fā)明內(nèi)容的讀操作示意圖，NorFLASH接口的地址譯碼電路在匹配到有CPU對NorFLASH進行操作時，會自動啟動。首先判斷是何種操作，如果是讀操作，那么讀操作是否有效。如果讀訪問有效，地址譯碼電路會根據(jù)配置寄存器對讀時序的配置，自動生成讀控制信號，讀取數(shù)據(jù)后返回給CPU。CPU讀取時間也可以動態(tài)配置，可根據(jù)不同的Norflash可讀取時間以及系統(tǒng)頻率進行動態(tài)調(diào)整。如果讀訪問無效，會直接結(jié)束本次操作，并會產(chǎn)生訪問錯操作標志到狀態(tài)寄存器，NorFLASH也不會有任何動作。CPU可以通過訪問狀態(tài)寄存器查詢狀態(tài)。圖3為應用本發(fā)明內(nèi)容的寫操作示意圖，NorFLASH接口的地址譯碼電路在匹配到有CPU對NorFLASH進行操作時，會自動啟動。首先判斷是何種操作，如果是寫操作，那么寫操作是否有效。如果寫操作有效，譯碼電路會產(chǎn)生一個寫啟動信號。該接口電路會根據(jù)配置寄存器對分頻和計數(shù)器的配置，自動啟動寫控制電路中的寫控制狀態(tài)機，在接收到CPU的寫操作命令后,判斷是何種命令后,根據(jù)命令進行操作,直到操作完成。完成操作后NorFLASH接口會產(chǎn)生一個完成操作中斷，CPU可以完全不參與寫控制電路收到命令后的運行過程，提高了 CPU的工作效率。圖4為應用本發(fā)明內(nèi)容的壞塊替換操作示意圖，NorFLASH接口的地址譯碼電路在匹配到有CPU對NorFLASH進行操作時，會自動啟動。如果改NorFLASH存在壞塊，且訪問地址位于壞塊中，那么通過壞塊替換電路匹配到替換單元，替換單元的數(shù)目因NorFLASH不同而不同。通過替換電路，NorFLASH接口將CPU對壞塊地址的訪問切換到替換單元的訪問，之后的操作和普通的讀寫訪問相同，且對于軟件開發(fā)人員，訪問壞塊和訪問好塊的操作完全相同，減少了軟件開發(fā)的復雜性，且NorFLASH壞塊用替換單元代替的方法提高了 NorFLASH的利用率，繼而節(jié)約了芯片的成本。圖5為應用本發(fā)明內(nèi)容的上電檢測操作示意圖。如圖所示，芯片上電時，通過對NorFLASH信息塊的訪問，獲取到壞塊信息，具體為有多少壞塊存在，用哪個替換單元替換和壞塊替換功能是否使能信息。圖6為應用本發(fā)明內(nèi)容的寫控制狀態(tài)機示意圖，如圖所示，改寫控制狀態(tài)機分為六到八個狀態(tài)，其中的六個狀態(tài)是空閑狀態(tài)，寫準備狀態(tài)，編程啟動狀態(tài)，擦除狀態(tài)，編程狀態(tài)以及寫清除狀態(tài)組成。還有兩個可選狀態(tài)，如果NorFLASH只支持單字節(jié)編程，那么還有一個第七狀態(tài)地址自增狀態(tài)。如果NorFLASH可以在沒有操作時進入低功耗，狀態(tài)機還存在一個第八狀態(tài)低功耗狀態(tài)。第一狀態(tài)是空閑狀態(tài)；當寫訪問有效時，進入第二狀態(tài)寫準備狀態(tài)，在寫準備狀態(tài)中等待CPU發(fā)出寫操作命令，如果是編程命令進入第三狀態(tài)，如果是擦除命令則進入第四狀態(tài)；進入第三狀態(tài)后，等待足夠的編程準備時間，進入第五狀態(tài)編程狀態(tài)；進入第四狀態(tài)后，開始擦除操作，當擦除操作完成之后，進入第六狀態(tài)清除狀態(tài)；進入第五狀態(tài)后，如果是NorFLASH只支持單字節(jié)編程，而進行的是半字/字編程，狀態(tài)機會進入第七狀態(tài)地址自增狀態(tài)；進入地址自增狀態(tài)后，地址會根據(jù)自加一，然后再進入第五狀態(tài)編程狀態(tài)，如果是字編程，還有再重復兩次地址自增狀態(tài)到編程狀態(tài)的過程，編程狀態(tài)全部完成后，會進入第六狀態(tài)清除狀態(tài)；進入清除狀態(tài)后，狀態(tài)機會清除所有的寫操作控制信號，以保證和下次讀/寫操作之間的間隔時間滿足NorFLASH的要求，等待足夠的時間后，會返回到第一狀態(tài)空閑狀態(tài)。狀態(tài)機在空閑狀態(tài)時，如果等待的時間滿足NorFLASH進入低功耗時序要求，即NorFLASH在此時間內(nèi)沒有任何操作，進入第八狀態(tài)低功耗狀態(tài)；進入低功耗狀態(tài)后，如果需要進行讀寫操作，退出低功耗，返回到第一狀態(tài)空閑狀態(tài)。圖7為應用本發(fā)明內(nèi)容的實施例NorFLASH接口讀寫工作示意圖。圖中描述了 CPU對NorFLASH進行讀寫訪問時，NorFLASH接口工作流程。CPU經(jīng)CLB總線，通過NorFLASH接口和NorFLASH通信。當CPU訪問NorFLASH時，譯碼器自動啟動對地址進行譯碼，首先判斷是讀訪問還是寫訪問?，F(xiàn)將讀寫訪問的兩種流程描述如下:
1.讀訪問
譯碼電路會先判斷是否為有效的讀訪問，然后根據(jù)上電檢測電路獲取的壞塊信息判斷是否有壞塊，壞塊替換功能有沒有使能，以及當前的訪問地址是否處于壞塊中。根據(jù)上述判斷的結(jié)果分以下三種情況進行處理:
第一種，有效的讀訪問且訪問地址不在壞塊區(qū)域，NorFLASH接口生成NorFLASH讀所需的讀控制信號，并將返回的讀數(shù)據(jù)經(jīng)CLB總線傳輸至CPU讀取。第二種，有效的讀訪問地址處于壞塊中，則壞塊替換電路啟動，并將對壞塊地址的訪問切換到對替換單元的訪問，NorFLASH接口生成NorFLASH讀所需的讀控制信號，并將返回的讀數(shù)據(jù)經(jīng)CLB總線傳輸至CPU讀取。壞塊的讀控制信號和好塊的讀控制信號是共用的，壞塊替換單元只對地址進行重新映射。第三種，無效的讀訪問，則會返回錯誤標志，且操作會自動結(jié)束，對NorFLASH沒有任何影響。2.寫訪問
譯碼電路會先判斷是否為有效的寫訪問，然后根據(jù)上電檢測電路獲取的壞塊信息判斷是否有壞塊，壞塊替換功能有沒有使能，以及當前的訪問地址是否處于壞塊中。根據(jù)上述判斷的結(jié)果分以下三種情況進行處理:
第一種，有效的寫訪問且訪問地址不在壞塊區(qū)域，NorFLASH接口會生成寫啟動信號并等待CPU發(fā)出編程/擦除命令。在接收到命令后會自動根據(jù)當前的命令進行相應的操作，寫操作完成后會產(chǎn)生寫操作結(jié)束中斷請求CPU處理，從而完成本次寫操作。第二種，寫訪問地址處于壞塊中，則壞塊替換電路啟動，并將對壞塊地址的訪問切換到對替換單元的訪問，NorFLASH接口會生成寫啟動信號并等待CPU發(fā)出編程/擦除命令。在接收到命令后會自動根據(jù)當前的命令進行相應的操作，寫操作完成后會產(chǎn)生寫操作結(jié)束中斷請求CPU處理，從而完成本次寫操作。即壞塊的寫控制信號以及寫狀態(tài)機與好塊的讀控制信號以及寫狀態(tài)機是共用的，壞塊替換單元只對地址進行重新映射。第三種，無效的寫訪問，則會返回錯誤標志，且操作會自動結(jié)束，對NorFLASH沒有任何影響。根據(jù)上述操作步驟，NorFLASH接口可以完成CPU經(jīng)CLB總線和NorFLASH的通信。壞塊的替換操作完全無需軟件工程師的參與，寫操作過程只有地址譯碼過程和發(fā)送命令過程需要CPU的參與，提高了 CPU運行的效率，也節(jié)省了軟件工程師的軟件開發(fā)時間，簡化了軟件操作步驟，運行速度相對更快。且可兼容較多的NorFLASH，能夠廣泛應用于嵌入式SOC芯片領(lǐng)域。上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種應用于CLB總線的NorFLASH存儲接口模塊，一 NorFlash存儲器(4)通過此NorFLASH存儲接口模塊(3)經(jīng)由CLB總線(2)與CPU處理器(I)進行通信；其特征在于:所述NorFLASH存儲接口模塊(3 )進一步包括上電檢測電路(5 )，地址譯碼電路(6 )，壞塊替換電路(7)，寫控制電路(8)以及配置寄存器組(9)和用來顯示上次操作狀態(tài)的狀態(tài)寄存器組(10)； 所述NorFlash存儲器(4)內(nèi)具有一信息塊(41 )，此信息塊(41)記載NorFlash存儲器(4)內(nèi)壞塊單元的地址、數(shù)目、替換單元的地址和替換單元替換壞塊功能使能位信息，此使能位有效標識NorFlash存儲器(4)內(nèi)是否存在壞塊，所述上電檢測電路(5)內(nèi)具有一用于存儲來自所述信息塊(41)內(nèi)壞塊信息的壞塊寄存器(51)； 所述上電檢測電路(5)在上電復位時，其讀取所述NorFlash存儲器(4)內(nèi)信息塊(41)內(nèi)信息，對NorFlash存儲器(4 )是否存在壞塊進行檢測，上電檢測電路(5 )會將壞塊信息保存至其壞塊寄存器(51)中，以供壞塊替換電路(7)讀??； 所述壞塊替換電路(7)用于對壞塊地址的重新映射，當上電檢測電路(5)檢測到壞塊存在，且通過地址譯碼電路(6)檢測到CPU處理器(I)正在對NorFlash存儲器(4)進行訪問時，該壞塊替換電路(7)將啟動，接收來自地址譯碼電路(6)的訪問原地址和來自上電檢測電路(5)中壞塊寄存器(51)的壞塊信息，當壞塊信息中的使能位無效時，則訪問原地址透明經(jīng)過壞塊替換電路(7)傳輸給所述NorFlash存儲器(4);否則，比較訪問原地址是否在壞塊信息范圍內(nèi)，如果在，則將壞塊單元對應的替換單元地址傳輸給所述NorFlash存儲器(4)，從而將CPU處理器(I)對NorFlash存儲器(4)中壞塊單元的讀寫訪問轉(zhuǎn)換成對NorFlash存儲器(4)中壞塊單元相應的替換單元的讀寫訪問，否則，訪問原地址透明經(jīng)過壞塊替換電路(7)傳輸給所述NorFlash存儲器(4)； 所述地址譯碼電路(6)是用來生成讀寫匹配信號并判斷訪問類型是讀操作或者寫操作和訪問原地址信號，當CPU處理器(I)對任意地址進行讀/寫訪問時，被訪問的訪問地址通過CLB總線(2)經(jīng)NorFLASH存儲接口模塊中地址譯碼電路(6)生成訪問原地址信號和讀寫控制信號； 所述寫控制電路(8 )由寫操作控制狀態(tài)機組成，此寫操作控制狀態(tài)機包括空閑狀態(tài)、寫準備狀態(tài)、編程啟動狀態(tài)、擦除狀態(tài)、編程狀態(tài)以及寫清除狀態(tài)；所述空閑狀態(tài)，表示寫操作還未開始，或者編程/擦除結(jié)束時狀態(tài)機的所處狀態(tài)，在空閑狀態(tài)時不會對NorFlash存儲器端口的信號進行任何操作；所述寫準備狀態(tài)，表示寫操作已經(jīng)開始，且這次寫操作是有效的；所述編程啟動狀態(tài)，表示CPU發(fā)出編程命令，且命令被接收；所述擦除狀態(tài)，表示CPU發(fā)出擦除命令，且命令被接收，NorFlash存儲器將會或正在進行擦除操作；所述編程狀態(tài)，表示正在進行編程操作；所述清除狀態(tài)，表示編程/擦除操作已完成，即需要等待的為保證下次操作能正確執(zhí)行的恢復時間； 所述配置寄存器組(9)由時序配置寄存器(91)和命令寄存器(92)組成，所述時序配置寄存器(91)用于讀/寫時序配置以及計數(shù)器配置，讀/寫時序配置即NorFlash存儲器(4)讀控制信號的時序配置，NorFlash存儲器(4)輸出值的讀取時間配置以及寫操作分頻信息的配置。
2.讀控制信號的時序配置保證了接口能夠輸出正確地讀訪問控制信號；讀取時間配置是指NorFlash存儲器(4)的讀 取時間是可控的，可根據(jù)系統(tǒng)頻率以及NorFlash存儲器(4)自身的讀取時間進行動態(tài)的配置；寫操作分頻信息的配置是指寫控制電路輸入時鐘的分頻配置。
3.計數(shù)器配置是配置NorFlash存儲器(4)寫操作所需的等待周期數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的NorFLASH存儲接口模塊，其特征在于:所述寫控制電路(8)還包括地址自增狀態(tài)機和低功耗狀態(tài)機，所述地址自增狀態(tài)機，表示當NorFLASH只支持單字節(jié)編程時，如需要半字/字編程，NorFLASH地址可以根據(jù)編程的字節(jié)數(shù)自增；所述低功耗狀態(tài)機，表不NorFlash存儲器正處于低功耗狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的NorFLASH存儲接口模塊，其特征在于:所述讀取時間配置是指NorFlash存儲器(4)的讀取時間是可控的，可根據(jù)系統(tǒng)頻率以及NorFlash存儲器自身的讀取時間進行動態(tài)的配置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的NorFLASH存儲接口模塊，其特征在于:所述NorFlash存儲器(4)的寫操作的等待時間可以根據(jù)系統(tǒng)頻率，寫操作分頻信息和計數(shù)器配置進行動態(tài)調(diào)整。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的NorFLASH存儲接口模塊，其特征在于:所述狀態(tài)寄存器組(10)包括寫操作完成標志和訪問錯誤標志組成，其中，寫操作完成標志是指當NorFlash存儲器(4)編程或擦除完成時，NorFLASH接口會自動產(chǎn)生標志，當中斷使能打開，此標志可以產(chǎn)生操作完成中斷；訪問錯誤標志是指當CPU處理器(I)對不可訪問的NorFlash存儲器(4)地址進行讀寫操作或者寫操作寬度不符合要求時，NorFLASH接口會產(chǎn)生訪問錯誤標志，且對NorFlash存儲器(4)不會有任何操作。
全文摘要
本發(fā)明提供一種應用于CLB總線的NorFLASH存儲接口模塊，一NorFlash存儲器通過此NorFLASH存儲接口模塊經(jīng)由CLB總線與CPU處理器進行通信，所述NorFLASH存儲接口模塊進一步包括上電檢測電路，地址譯碼電路，壞塊替換電路，寫控制電路以及配置寄存器組和用來顯示上次操作狀態(tài)的狀態(tài)寄存器組；所述NorFlash存儲器內(nèi)具有一信息塊，此信息塊記載NorFlash存儲器內(nèi)壞塊單元的地址、數(shù)目、替換單元的地址和替換單元替換壞塊功能使能信息，所述上電檢測電路內(nèi)具有一用于存儲來自所述信息塊內(nèi)壞塊信息的壞塊寄存器。本發(fā)明NorFLASH存儲接口模塊更大程度的提高NorFLASH的利用率；可以在芯片上直接運行代碼，穩(wěn)定性出色，傳輸速率高，耗費CPU資源小。
文檔編號G06F12/02GK103116551SQ20131003932
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者鄭茳, 肖佐楠, 匡啟和, 林雄鑫, 周秀梅 申請人:蘇州國芯科技有限公司