作者：同濟(jì)大學(xué)超大規(guī)模集成電路研究所

    摘 要 ： 本文簡(jiǎn)要介紹了amd公司am29lv160d芯片的特點(diǎn)，并對(duì)wishbone總線作了簡(jiǎn)單的介紹，詳細(xì)說明了flash memory 與wishbone 總線的硬件接口設(shè)計(jì)及部分verilog hdl程序源代碼。

    關(guān)鍵詞 ：閃存；接口；wishbone； fpga

    引言

    隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的發(fā)展，ic設(shè)計(jì)者已能將微處理器、模擬ip核、數(shù)字ip核和存儲(chǔ)器(或片外存儲(chǔ)控制接口)集成在單一芯片上，即soc芯片。對(duì)片上系統(tǒng)(soc)數(shù)據(jù)記錄需要低功耗、大容量、可快速重復(fù)擦寫的存儲(chǔ)器。常用的介質(zhì)主要有：動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器（dram）、靜態(tài)存儲(chǔ)器（sram）和閃速存儲(chǔ)器（flash memory-p.htm" target="_blank" title="memory貨源和pdf資料">memory）。dram容量大，但需要不斷刷新才能保持?jǐn)?shù)據(jù)，會(huì)占用微處理器時(shí)間，同時(shí)增加了功耗；sram雖然不需要?jiǎng)討B(tài)刷新，但價(jià)格太貴，并且斷電后跟dram一樣數(shù)據(jù)都無法保存。flash memory-p.htm" target="_blank" title="memory貨源和pdf資料">memory是一種兼有紫外線擦除eprom和電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(eeprom)兩者優(yōu)點(diǎn)的新型非易失存儲(chǔ)器。由于它可在線進(jìn)行電可擦除和編程，芯片每區(qū)可獨(dú)立擦寫至少1000 000次以上，因而對(duì)于需周期性地修改被存儲(chǔ)的代碼和數(shù)據(jù)表的應(yīng)用場(chǎng)合，以及作為一種高密度的、非易失的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)flash是理想的器件選擇。在我們?cè)O(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，處理器是openrisc1200，所用的flash是amd與富士公司的am29lv160d芯片。利用fpga實(shí)現(xiàn)接口，由于openrisc1200（or1200）采用wishbone總線，所以本設(shè)計(jì)的接口具有可移植性。

    am29lv160d芯片特點(diǎn)

    am29lv160d是一種僅需采用3.0v電源進(jìn)行讀寫的閃存。該器件提供了70ns、90ns、120ns讀取時(shí)間，無需高速微處理器插入等待狀態(tài)進(jìn)行速度匹配。為了消除總線競(jìng)爭(zhēng)，芯片引入了片選使能（ce#）,寫使能（we#）和輸出使能（oe#）控制端口。芯片采用分塊結(jié)構(gòu)，非常適用于要求高密度的代碼或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的低功耗系統(tǒng)。

    ● 甚低功耗

    工作在5mhz時(shí), 電流典型值為：

    睡眠模式下電流為200na；

    備用模式下電流為200na；

    讀數(shù)據(jù)時(shí)為9ma；

    編程/擦除模式下電流為20ma。

    ● 靈活的分塊結(jié)構(gòu)

    一個(gè)16kb，兩個(gè)8kb，一個(gè)32kb，和31個(gè)64kb塊（字節(jié)模式）；

    一個(gè)8kb，兩個(gè)4 kb,一個(gè)16 kb，和31個(gè)32 kb塊（字模式）；

    支持整個(gè)芯片擦除；

    復(fù)雜的塊保護(hù)特性。

    ● 具有內(nèi)部嵌入算法

    內(nèi)部嵌入擦除算法自動(dòng)預(yù)編程和擦除整個(gè)芯片或任意塊的組合；

    內(nèi)部嵌入算法自動(dòng)將給定地址的數(shù)據(jù)寫入芯片及對(duì)其校驗(yàn)。

    ● 與jedec標(biāo)準(zhǔn)兼容

    ● 具有硬件reset復(fù)位與ready/busy擦寫查詢管腳

    ● 具有擦除暫停與擦除繼續(xù)功能

    wishbone總線簡(jiǎn)介

    wishbone總線規(guī)范是一種片上系統(tǒng)ip核互連體系結(jié)構(gòu)。它定義了一種ip核之間公共的邏輯接口，減輕了系統(tǒng)組件集成的難度，提高了系統(tǒng)組件的可重用性、可靠性和可移植性，加快了產(chǎn)品市場(chǎng)化的速度。wishbone總線規(guī)范可用于軟核、固核和硬核，對(duì)開發(fā)工具和目標(biāo)硬件沒有特殊要求，并且?guī)缀跫嫒菟械木C合工具，可以用多種硬件描述語言來實(shí)現(xiàn)。

    靈活性是wishbone總線的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。由于ip核種類多樣，其間并沒有一種統(tǒng)一的間接方式。為滿足不同系統(tǒng)的需要，wishbone總線提供了四種不同的ip核互連方式：

    點(diǎn)到點(diǎn)（point-to-point），用于兩ip核直接互連；

    數(shù)據(jù)流（data flow），用于多個(gè)串行ip核之間的數(shù)據(jù)并發(fā)傳輸；

    共享總線（shared bus）（見圖1），多個(gè)ip核共享一條總線；

    交叉開關(guān)（crossbar switch），同時(shí)連接多個(gè)主從部件，提高系統(tǒng)吞吐量。

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