摘要:NTEL公司32一MbitFLASHMEMORY芯片28F032SA的性能及其用法;给出了28F032SA与80C198单片机的一种接口电路及PL/M一%语言编程示例。
一、引言
动态心电监护仪(HOLTER)由病人随身携带能在不影响病人生活情况下记录病人的心电信号，对分析病情极有价值.当今HOLTER产品要求多导联24小时以上的完整记录，每天数据量为250Hz、60SEC、60MIN、24HRS=20MP字节/导联(sbit采样)，需要大量存储器，而存储容量始终是动态心电监护仪的重要指标。记录介质目前主要有磁带、小型硬盘、动态存储器(DRAM)和闪速存储器(FLAsHMEMORY)等。由于磁记录难以完全克服机械不平衡，功耗、体积、重量及速度上改进可能性不大，随着讥SI技术的飞速发展，固态存储器开始占上风.DRAM容量大，但需不断刷新才能保持数据，一方面占用微处理器时间，另一方面加大r功耗。FLASHMEMORY是在EPROM和EEPROM的基础上发展起来的非易失性存储器，兼有EPROM的大容量和EEI】ROM的电可擦除特点。FLASH虽然不能象EEPROM那样按字节擦除，但却有高得多的容量和更好的数据保护机制，有效地防止数据误写。HOLTER记录盒工作前需将整个存储器擦干净，然后逐个将采集的数据写人直到规定的记录时间到，而回放时一次读出，这一点与闪速存储器的特性相符合，并且生理信号所需采样频率不高，FLASH的10林S/字节编程速度用于记录心电信号足够了.在功耗方面，FLASH具有无与伦比的优势，整片擦除时间<1.55，字节典型编程时间为roS，编程完成后保持数据无需功耗。因此FLASH在HOLTER这类大容量存储应用中具有无限广阔的应用前景，48小时甚至72小时记录可望实现。
二、28F032SA芯片的特点及用法
1.28刊32SA的特点如下:
使用方便，用户可选33v或sv的VCC，可组态为4Mbytexs或ZMbytexl6;速度快，70ns的最大存取时间，0.43MB/SEC的写传输时间;低功耗，静态模式I二典型值为21llA，深度低功耗模式l二典型值为ZoA;体积小，可高密度布线;内部64个大小为必一KB可独立分区擦除和加锁的块，每块一百万的典型擦除次数;复杂的分块写/擦除保护;与hltel的28F016sAI(X〕%后向兼容，流水线方式命令执行，擦除过程中可写。
2.28「1)32sA的工作原理及用法
28F032sA内部有一个写状态机(wsM)自动实现编程和擦除算法并且可以报告当前内部状态，通过命令用户接口寄存器(CUI)与外部微处理器接口.CUI本身不占用地址，它的内容作为wSM的输人，控制块擦除和字节写人电路。在vPP为高电压状态下，利用标准的微处理器写操作时序可把命令写人寄存器中.寄存器的内容作为状态机的输入，然后状态机根据不同命令控制擦除和编程电路。写周期还把编程或擦除所需的地址和数据在内部锁存起来，根据写人到寄存器的不同命令，即可按照标准的微处理器读时序输出存储体阵列的数据，访问INTEL的标识码89H为INTEL公司(制造商)的标识码，AOH为28F032SA的器件标识码，编程设备利用标识码可以识别器件，以便采用适当的擦除和编程算法。获得标识码的方法如下:先写代码90H到命令寄存器，随后可从地址加H读出制造商代码，从地址03H读出器件代码.通常FLASHMEMORY的写入过程称为编程，编程是按字节进行的，28F032SA内部有两个256Byte的页缓冲区以乒乓方式切换工作，页缓冲区可以类似SRAM的速度写入，写满后发一条命令即可将缓冲区内的数据真正写人FLAsH内部存储器阵列，外部无需CPU对内部写人操作进行其它控制，大大加快了写人的速度。
28F032SA的指令集为28F008sA(8一Mbit)的超集，增加的17条指令主要是为r提高写性能和实现其它一些附加功能。所有操作由一系列写命令开始，通过查询三个状态寄存器或RY/BY引脚可得到内部WSM操作状态信息，工作状态的转换也是通过写人不同的命令实现.28F()32提供三类状态寄存器，其中CSR与28F(X)8l0(男么兼容最为常用。CSR不占地址空间为只读寄存器，在器件进人数据写、擦除或悬挂状态时自动有效，它的各位定义如下:
令队列状态、页缓冲状态、和写状态机的详细信息，BsR提供了特定块的有关信息如锁定状态等。此外不详细介绍。
三、与80C198单片机的接口电路及部分驱动程序
在我们研制的HOLTER系统中使用了三片28F032SA，使存储容量达12Mb扒e力日上一定比例的数据压缩算法可实现24小时三通道心电记录记录盒内嵌单片机80cl98的地址空间为64K，必须采用存储器扩展技术才能寻址这么大的地址空间。由于每片28F032SA实际上内部封装了两片
28F0t6SA，利用组合逻辑电路产生6组片选信号，每片分为128页，每页16KB映射到单片机的80(X)H一OAFFFH地址空间，每次读写时先给出高7位地址A14一A20用三态锁存器锁存，然后地址总线AO一A13上给出低14位页内地址，实现了12Mbyte地址空间的寻址。
在12v电源部分的设一计中使用了MAX662.MAX662为MAx1M公司专为FLASH12V编程电源设计的Dc一Dc升压转换芯片，可用软件关断(非字节或块擦除时)，既有利于降低功耗又可防止意外写。芯片内部电荷泵电路使用高开关频率使外部元件小型化，只需外接4个微型表面贴装电容无需电感即可工作，效率可达74%(30mA负载)，关断时输出电压降至VIN<70料A，从关断模式到工作状态上升时间为以X)林S。
图l为28F032sA与单片机的接口原理图。两片习4HC573三态锁存器产生片选信号和页地址，RY/BY引脚通过一上拉电阻接到HSI.0供单片机查询，如不用硬件查询或中断RY/BY可不用，直接查询csR寄存器状态位.所有地址、数据线并联接至单片机的相应总线，读写信号线并联后与单片机的同名信号端相连。使用中要注意采取一定措施保护数据不遭到误写，曰“AsH本身设计从硬件和软件上都采取了多重保护措施来防止误擦除和写人。FLAsH内部数据的修改只有同时具备下列几个条件才有可能:l)谕=12V，VCC=6V;2)片选线和“/石写人允许线有效;3)向命令寄存器发送厂一个字节的编程命令紧接着一个字节数据或发送擦除命令后再发送确认命令无效命令不译码，作非法代码处理。另外28F032每一个块对应一个锁定位，用户可任意选择是否加锁来保护代码或数据，如设备驱动程序、PCMCIA卡信息、固化的操作系统或应用程序.由此可见FLASH的抗干扰性能远远优于EEPR()M，普通EE】〕ROM的写人条件较易在上电或掉电的瞬间满足而破坏芯片内保存的数据。
