1 引 言
随着消费类电子产品包括PDA，MP3、智能手机等手持设备的市场需求逐步扩大，产品间的竞争也愈发激烈，降低产品的设计成本，提升产品的市场竞争力成为嵌入式系统开发者所面临的重大挑战。NAND FLASH和NORFLASH作为两种主要的非易失性存储器，被应用于各种嵌入式系统。其中NAND FLASH主要优点在于存储密度高、容量大，有更占优势的存储性价比。但是NANDFLASH由于其独特的页式读写方式，并不适合程序的直接执行。因此，从NAND FLASH启动需要片上存储器作为代码执行的中转区。本文所讨论的一种系统启动方式，是在缺少片上存储器支持的情况下，实现系统直接从NAND FLASH启动。论文中充分考虑了如何实现软、硬件之间的协同工作，以完成SOC系统的设计。
2 NAND FLASH控制器的结构
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sp; 本文所讨论的NAND FLASH控制器是针对一款基于ARM7TDMI的SoC芯片，该控制器在芯片中的位置如图1所示，作为AMBA总线上的一个从设备集成于AHB上。主要模块包括总线接口模块、FIFO缓冲模块、ECC编码模块以及逻辑控制模块。
总线接口模块主要的功能是转换AMBA总线上的控制和数据信号：将总线上的数据送入FIFO或将数据从FIFO读出到总线上，将总线上的控制信号转换时序后送到控制模块。
NAND控制器包含一个宽度为32 b，深度为4的缓冲FIFO，用于解决高速总线与低速设备之间数据传输速度的匹配问题。为提高总线的传输效率，以及控制器设计的便利性，NAND FLASH在总线上的数据传输采用DMA的方式来完成。譬如在读取FLASH一页数据时，数据持续写入控制器FIFO，FIFO满时发出DMA传输的请求，同时暂停FLASH的数据读取，控制信号nRE拉高，直至DMA响应请求即FIFO不满时，FLASH的数据传输重新开始。当选择应用的FLASH位宽为8，页大小为(512+16)B时，控制器需要发出(32+1)次4拍字宽度的DMA传输请求来完成数据和校验信息的读取。
控制模块的上作主要是将总线接口转换的控制信号，按照NAND FLASH的接口协议．将片选、地址、命令、读写使能按照所配置的时序要求，发送到NAND FLASH中，并且控制数据的传输个数，以及DMA请求、数据传输完成中断、数据错误中断等系统信号。
NAND FLASH可靠性相对较差，存储器芯片中有坏块的存在，会导致存储数据出错。ECC校验模块针对NAND FLASH的可靠性问题，提供了一种查错、纠错的机制。ECC校验码在数据读人时，由硬件计算完成后写入到FLASH的校验位中，当此页数据读出时，校验码再次生成与存储器校验位中的数据进行比较，若相同则没有损坏位，若不同，则给出出错中断，软件通过检查比较结果，判断出错位的位置进行纠错处理。纠错功能仅针对单bit位的出错，当一个以上位同时在一页中出现时，ECC校验不能给出出错位正确的位置。
3 NAND FLASH工作的软件流程
按照上节对控制器结构以及传输机理的分析，NANDFLASH的使用需要在FLASH控制器模块以及DMA控制器模块的协同下完成，工作的软件流程如图2所示。
软件驱动的主要工作是配置DMA模块以及FLASH控制模块，当传输完成，检测到中断后，软件查询状态寄存器，其中的状态位来自FLASH。当一次操作完成后，控制器自动向FLASH发出查询状态的命令0x70，读出的状态字保存在控制器的状态寄存器中。
4 NAND FLASH系统启动的传统模式
目前支持从NAND FLASH启动的SoC芯片中，一般都内嵌有片卜存储器。各个处理器厂商对这块片上存储器定义的容量大小有所不同，但