FPGA实现的NAND FLASH控制器优化与应用验证

NAND FLASH 控制器的 FPGA 实现是一项针对非易失性闪存（NAND FLASH）控制器的设计工作，由桑坚和刘洪瑞两位作者合作完成。NAND FLASH 是一种高存储密度、低成本的存储解决方案，相较于传统的 NOR FLASH，其写入速度显著提高，特别适用于大容量存储设备。然而，NAND FLASH 的设计挑战主要体现在其复用的数据线和地址线，这导致数据访问需要通过寄存器逐位进行，并且不同产品的信号定义差异增加了其应用复杂性。 本文的创新之处在于设计了一种FPGA（Field-Programmable Gate Array）实现的NAND FLASH 控制器，采用了自顶向下的设计方法，将整体控制模块分解为读写、写入、擦除等基础模块，以便更好地管理和利用NAND FLASH。控制器的实现基于Verilog HDL语言，确保了设计的灵活性和效率。在验证阶段，该控制器成功在Xilinx公司的 Spartan III 系列FPGA上运行，并实现了对三星公司 K9F1208U0B型号，512MB容量的NAND FLASH 的具体操作，如扫描、擦除、读写以及读取 ID 功能。 NAND FLASH 的控制信号设计是关键部分，包括分时复用的输入输出接口、命令锁存、地址锁存、片选信号、读使能和写使能等。这些信号的精确管理对于保证NAND FLASH 的正常工作至关重要。此外，本文还讨论了NAND FLASH 和 NOR FLASH 在性能和成本上的对比，强调了NAND FLASH 在大规模数据存储方面的优势。 这项研究不仅提升了NAND FLASH 的控制器设计能力，还为实际应用提供了一个可扩展且易于集成的硬件平台，对于优化NAND FLASH 的性能和简化其在嵌入式系统中的使用具有重要意义。通过FPGA技术的应用，该控制器能够在保持高性能的同时，降低系统复杂性和成本。