基于AHB_BUS的eflash控制器设计-02

基于AHB-BUS的eflash控制器设计

1.Flash Spec

1.1 地址映射

• XADR是10bit?因为一共有1024行
• 每一行128byte容量，每次读取的粒度就是一个double word-32bit-4byte，所以一行有32个dw。
• 如果要读取一个dw的数据，除了需要知道其存在与哪一行，还需要知道它存在于哪一列。所以需要一个纵坐标地址YADR，32个dw每行，所以需要5bit的地址。
• 地址映射：首先将memory分成page，page分成row，row分成double word。
• 如果是information block,其容量为256*32bit(256个dw),一行有32dw,所以需要8行,地址表示为YADR的五位加上XADR的低三位一共8bit地址,表示寻址256个dw
• XADR表示选中某一个行,YADR表示选中某行中的32bit,如果存储容量变为64K*32bit,XADR变为[10:0]的11位,YADR仍然是[4:0],每行存储的容量不变
• XADR表示选中行,如何通过XADR得到page地址,XADR中的[9:2]表示page地址,[1:0]表示每个page中的行
• 两片存储体选择,在最高位添加一位进行选择

1.2 信号

• eFlash没有clock,所以信号要自己生成
• XADR—寻址的是行，10bit，低两位表示page中的哪一行,[9:2]表示选择的page,[1:0]表示 选择page中的哪一行
• YADR -- 一行中有32个dw,所以使用5bit
• DIN [31:0]—写数据
• DOUT [31:0]—读数据
• XE—拉高表示XADR是有效的，使能每一行的数据,地址驱动到端口上之后需要在enable的作用下确定是否开启行选择
• YE—拉高表示YADR是有效的
• SE—灵敏放大器的使能信号，读数据的时候，读某行某列中存储单元的数据，存储在晶体管中，驱动能力不够，需要灵敏放大器，将信号读到的数据送到输出端
• IFREN—拉高表示访问的是information block,拉低表示访问的是main block,通常可以设置为1
• ERASE—按页擦除
• MSA1—按块擦除
• PROG—数据写入，程序烧录
• NVSTR—非易失性操作(erase和program)
• VDD—电源
• VSS—地

1.3 测试信号

上述都是function mode下的信号，它依然会有测试mode的接口，它的测试更多的是通过基台进行输入激励进行测试。

1.4 电流\电压

• Standby的时候，电流以微安形式存在，在工作状态下的时候，电流以毫安形式存在，在不同的模式下，电流相差一个数量级。不同情况下，电流不同，功耗不同。
• SRAM是一维的寻址，eFlash是二维地址。
• Word是多少位的（32位或者是16位），是根据不同的系统确定的。

1.4 读写擦信号

• Standby—所有的信号都拉低，可以认为eFlash没有被片选到，此时的功耗是最低的
• Read—SE需要拉高（SE信号只有在读的时候拉高），读的时候需要知道dw的位置，XE，YE都需要被拉高；不是擦除和写入操作，所以PROG和ERASE拉低；不进行eFlash内部数据的更改，所以NVSTR拉低。
• Program—Read和Program的访问单位都是32bit，PROG需要拉高，XE，YE需要进行拉高；当前对于eFlash进行内容操作，非易失性操作NVSTR需要拉高。
• Page Erase—ERASE信号拉高，XE信号拉高，NVSTR信号拉高
• MAS1 Erase-- ERASE信号拉高，MAS1信号拉高，XE信号拉高，NVSTR信号拉高。进行Page Erase和MAS1 Erase的时候，以页为单位，以行为粒度进行擦除，所以YE拉低。
• IFREN—为1的时候，操作的是Information block，为0的时候，操作的是main block。
• Test mode信号主要通过基台进行测试，不需要进行内建自测试

1.5 时序参数（Timing Parameter）

• 设计—》配置寄存器—》将这些参数写成灵活可变的，方便进行修改/更新换代

2.时序说明

2.1 擦除时序

• 将IFREN信号拉起来，表示擦除那一部分(information block还是main block)
• Page擦除，需要将4个row对应的地址XADR驱动到总线上，不需要考虑YE
• XADR是有效的
• SE是拉低的
• ERASE信号需要拉高，在实际进行擦除的时候ERASE和NVSTR信号同拉高（进行与操作），才会进行擦除。
• 时序约束：PROG/ERASE to NVSTR setup time-Tnvs，NVSTR信号上升沿到达之前，ERASE信号需要保持的时间。上述表中给出Tnvs=5us，如果100M时钟频率，一个周期是0.1us，那么需要维持50个cycle的Tnvs时间。
• Terase = 20-40ms，通过计数器counter进行计数，当达到Terase时间之后，撤销ERASE信号
• 撤销ERASE信号之后，还有一个时间约束，NVSTR需要保持一段时间，Tnvh，之后才能撤销NVSTR
• 撤销NVSTR信号之后，紧接着有一个Trcv，在这段时间内不能进行任何的操作，用于系统恢复

2.2 eFlash时序是异步设计

eFlash是没有时钟的设计，异步设计。SRAMC是同步设计，在时钟的上升沿或者下降沿进行采样操作。
异步设计规范的是不同信号变化的时间间隔，谁先拉高，谁后拉高，两个信号之间信号间隔多久。具体信号保持多久需要使用计数器进行。
如何实现擦写的时序？FSM+counter

2.3 块擦除（Mass Erase Cycle）

• MAS1—信号需要进行拉高
• Tme和Terase信号可能是不同的(Page Erase和Mass Erase擦除的时间可能是不同的)

2.4 写时序（Program Cycle）

进行程序的烧录，也就是写时序

• IFREN—编程哪一部分
• XADR，XE需要进行拉高
• Y地址控制之前，PROG信号拉高，表示当前正在进行编程，在进行编程的时候可能对于一行当中的几个dw进行操作；编程操作更改了eFlash中的内容，需要NVSTR拉高。
• NVSTR信号拉高之前，PROG信号需要保持一段时间，满足NVSTR建立时间Tnvs
• Tnvs满足之后，经过一个Tpgs，之后就可以正常编程。Tpgs就是第一个NVSTR经过Tnvs之后到YE上升沿之间的时间，需要PROG保持稳定。
• YE拉高之前，需要将数据准备好，DIN并不是与YE同时拉高，在YE拉高之前DIN需要稳定一段时间，满足Tads。
• YE写一笔数据至少拉高Tprog时间，才能将数据写入。
• YE撤销之后，DIN和YADR需要保持一段时间，满足Tadh。PROG信号撤销之后，NVSTR需要维持一段时间Tnvh。
• NVSTR撤销之后，在之后的Trcv时间内不能进行操作。

2.5 读时序（Read Cycle）

• IFREN—拉起
• XADR,YADR,XE,YE,SE,信号拉高
• 经过Txa之后，才能访问到读数据
• Txa是首次XADR之后，到首次读取数据的时间间隔；Tya是非首次XADR，切换列数据读取的时间

2.6 时序的控制

使用状态机控制

2.7 Flash模型编译仿真

• 拿到Flash模型之后，可以编写testbench进行测试，将激励打到Flash，对Flash进行读写操作，对比结果。
• Tiiming check—eFlash对于时序要求比较高，如果时序不满足要求，仿真的时候会警告，数据写入不了，所以将timing check关闭
• nospecify –关闭延迟模型

3.对于eFlash存储体的仿真

# 在Makefile设置一个verdi选项,产生fsdb文件
make run_rtl_verdi  -- 产生fsdb波形文件