MT29F1G08ABAEAWP兼容性評估和測試

MT29F1G08ABAEAWP兼容性評估和穩(wěn)定性測試文件當前版本號：V1.2本文檔主要是評估MT29F1G08ABAEAWP[1]芯片和K9F1G08U0E芯片的兼容性，以及測試MT29F1G08ABAEAWP芯片的穩(wěn)定性。MT29F1G08ABAEAWP芯片直接代換K9F1G08U0E芯片必須滿足以下代換原則：代換IC的功能、封裝形式、引腳用途、引腳序號必須相同。注[1]：型號為K9F1G08U0E的NANDFlash芯片簡稱為K型E版。型號為MT29F1G08ABAEAWP的NANDFlash芯片簡稱為MT型。硬件性能表1硬件性能對比芯片型號MT型K型E版IC功能存儲數據存儲數據封裝48-TSOP(12*20)48-TSOP(12*20)操作電壓3.3V(2.7V~3.6V)3.3V(2.7V~3.6V)可持續(xù)擦寫次數10萬次以上10萬~100萬次由表1可知兩種芯片硬件性能方面一致，所以硬件電路部分可直接兼容。引腳介紹表2MT型芯片引腳簡介引腳名稱引腳功能CLE命令鎖存功能ALE地址鎖存功能CE#芯片使能RE#讀使能WR#寫使能WP#寫保護R/B就緒/忙輸出信號Vcc電源Vss地N.C不接IO0~IO7傳輸數據、命令、地址DNU未使用兩種芯片的引腳用途、序號、以及功能，大部分引腳都相同，只有個別引腳存在差異，如下所示。相同點：命令、地址、數據都通過8個I/O口傳輸。寫命令、地址、數據時，都需要將WE、CE信號同時拉低。數據在WE信號的上升沿被NANDFlash鎖存。命令鎖存信號CLE和地址鎖存信號ALE用來分辨、鎖存命令或地址。在CLE上升沿，命令被鎖存。在ALE上升沿，地址被鎖存。不同點：通過對比兩種芯片的引腳圖，只有6個引腳的連接屬性可能不同。MT型芯片：P25、P48：Vss，P34、P39：Vcc，P38、P47：DNU。K型E版芯片：P25、P48、P34、P39、P38、P47：N.C（不接）。因為MT型芯片的數據手冊中對這幾個腳口是推薦連接，經過測試發(fā)現不連接這幾個腳口芯片也可以正常運行，所以兩種芯片的引腳兼容。芯片內部存儲布局及存儲操作特點MT型：一片NANDFlash為一個設備(device)，如圖1MT型芯片物理結構圖所示，其數據存儲分層為：1設備(Device)=2個平面（plane）1個平面（plane）=512塊(Blocks)1塊(Block)=64頁(Pages)1塊(Page)=2112字節(jié)(Bytes)=數據塊大小(2048Bytes)+OOB塊大小(64Bytes)圖1MT型芯片物理結構圖MT型NANDFlash片內尋址采用28位地址形式。由于地址只能在I/O[7:0]上傳遞，因此，必須采用移位的方式進行傳遞數據。從表3的分段尋址表中可以看出，28位地址從第0位開始分四次通過I/O0－I/O7進行傳送，并進行片內尋址。具體含義如下：CA0－CA11位：表示頁內地址（列地址）CA0~CA10，就是頁內地址，地址范圍是從0到2047。如果C11等于1，CA[10:6]必須為0，此時訪問的地址為頁的OOB區(qū)，OOB區(qū)為64byte。PA0—PA5：為頁地址（pageaddress），表示一個塊有64個頁。PB6—BA15：為塊地址（pageaddress），表示總共有1024個塊。BA6是平面選擇位，Plane0：BA[6]=0，Plane1：BA[6]=1。表3MT型分段尋址表I/O0I/O1I/O2I/O3I/O4I/O5I/O6I/O71stCycleCA0CA1CA2CA3CA4CA5CA6CA71ndCycleCA8CA9CA10CA11*L*L*L*L1rdCyclePA0PA1PA2PA3PA4PA5BA6BA74thCycleBA8BA9BA10BA11BA12BA13BA14BA15K型E版：一片NANDFlash為一個設備(device)，如圖2K型E版芯片物理結構圖所示，其數據存儲分層為：1設備(Device)=1024塊(Blocks)1塊(Block)=64頁(Pages)1塊(Page)=2112字節(jié)(Bytes)=數據塊大小(2048Bytes)+OOB塊大小(64Bytes)圖2K型E版芯片物理結構圖K型E版NANDFlash片內尋址采用28位地址形式。由于地址只能在I/O[7:0]上傳遞，因此，必須采用移位的方式進行傳遞數據。從表2.1的分段尋址表中可以看出，28位地址從第0位開始分四次通過I/O0－I/O7進行傳送，并進行片內尋址。具體含義如下：0－11位：表示頁內地址（列地址）A0~A10，就是頁內地址，地址范圍是從0到2047。這樣從A0到A11，一共就是12位，可以表示的范圍就是0~212，即0~4096了。實際上，由于我們訪問頁內地址，可能會訪問到OOB的位置，即2048-2111這64個字節(jié)的范圍內，所以，此處實際上只用到了2048～2111，用于表示頁內的OOB區(qū)域，其大小是64字節(jié)。A12～A27，稱作頁號，頁的號碼，可以定位到具體是哪一個頁。A18～A27，表示對應的塊號，即屬于哪個塊。表4MT型分段尋址表I/O0I/O1I/O2I/O3I/O4I/O5I/O6I/O71stCycleA0A1A2A3A4A5A6A71ndCycleA8A9A10A11*L*L*L*L1rdCycleA12A13A14A15A16A17A18A194thCycleA20A21A22A23A24A25A26A27小結通過對比兩種芯片，可知兩種芯片的結構上存在很大的差異，MT型芯片中含有2個Plane，對于每個Plane都有一個Dataregister（緩沖）和一個Cacheregister（緩存）。K型E版芯片只有一個Plane，一個Dataregister（緩沖）。從兩種芯片的分段尋址表來看，每次發(fā)送的地址都是相互對齊的。因此兩種芯片傳遞地址的過程應該是一致的。命令對比由于MT型芯片的功能比K型E版芯片的功能要多，它支持頁編程緩存模式、讀頁緩存模式、OTP（一次編程模式）、內部數據移動、封鎖數據塊（1.8V）等模式，并且它還支持Two-Plane方式的訪問。為了確定K型E版芯片中的常用命令是否和MT型芯片一致，為此對比了以下常用的命令：表5常用命令對比NANDFlash操作MT型（時間）K型E版(時間)讀頁00h-30h（25us）00h-30h（25us）頁編程80h-10h（200us）80h-10h（400us）塊擦除60h-D0h（700us）60h-D0h（4.5ms）讀ID90h90h讀狀態(tài)70h70h頁復制00h-35h，85h-10h00h-35h，85h-10h從表5中可以知道兩種芯片的常用命令相同，MT型芯片相對于K型E版芯片的讀頁、頁編程、塊擦除等操作的速度要快。由于頁復制操作只支持在同一個Plane中進行操作，而MT型芯片中是有兩個Plane（偶數塊和奇數塊分別在不同的Plane中），因此可以推測MT型芯片只允許偶數（或奇數）數據塊之間進行頁復制操作。測試功能測試功能測試主要是驗證MT型芯片是否可以正常的使用K型E版芯片中的常用命令（即NANDFlash驅動中使用到的命令），同時驗證前面的推測。本次主要是對表5中的6個命令進行驗證測試。表6功能測試結果測試命令測試結果MT型K型E版讀頁（00h-30h）正常正常頁編程（80h-10h）正常正常塊擦除（60h-D0h）正常正常讀ID（90h）正常正常讀狀態(tài)（70h）正常正常頁復制（00h-35h，85h-10h）奇數塊和偶數塊之間的復制操作不通過，偶數塊或者奇數塊之間的復制正常。正常結論：MT型芯片可以正常的使用K型E版芯片中讀頁、頁編程、塊擦除等基本操作。MT型芯片不支持跨Plane的頁復制操作。全盤測試全盤測試是基于文件系統(tǒng)上的測試，該測試基本涉及到NANDFlash所有功能[2]，并且使用到了U盤區(qū)所有的數據塊。所以，它是評估NANDFlash整體性能的一個重要測試。測試目的：確定NANDFlash芯片整體性能的穩(wěn)定性。測試過程：在文件系統(tǒng)上新建500個文件，每個文件追加184K（數據設為184K時，U盤存儲區(qū)基本寫滿）的數據，并統(tǒng)計全盤測試過程中的NANDFlash總擦寫次數和交換塊擦寫次數。追加成功之后，再通過往cmd.exe中寫入CHKDSKG:[3]命令檢查G盤（為設備在PC上顯示的移動磁盤號）中的文件系統(tǒng)是否存在錯誤。注[2]：主要包括NANDFlash塊擦除、頁復制、讀頁、寫頁、讀狀態(tài)、讀ID等。注[3]：CHKDSK命令是主要用于檢查文件系統(tǒng)中的邏輯完整性。全盤測試數據如表7所示。表7全盤測試數據測試設備1號（MT型）2號（MT型）K型E版全盤測試通過通過通過NANDFlash總擦寫次數119231192311923交換區(qū)總擦寫次數544854485448測試時間35分鐘35分鐘40分鐘結論：MT型芯片可以通過全盤測試。MT型芯片相對于K型E版芯片的測試時間有所減少。數據塊擦寫壽命測試測試目的：確定MT型芯片的擦寫壽命[4]。測試過程：擦除源數據塊，往源數據塊中寫滿數據，再按頁檢查寫入的數據是否正確。在源數據塊數據成功寫滿之后，先擦除目標數據塊，再使用NANDFlash的CopyPage操作將源數據塊中的數據按頁復制到目標數據塊。復制結束之后，按頁檢查目標數據塊中的數據是否和源數據塊一致，不一致則表示目標數據塊出現了比特錯誤。重復第二步操作，直到目標數據塊出現比特錯誤為止，記錄進行的CopyPage操作的次數——擦寫壽命。表8MT型擦寫壽命測試數據塊地址測試設備1號2號K型E版0x6DC0000182200//0x6E00000121100//0x6E40000109900488200/0x6E80000117900119000/0x6EC000086700313500/平均擦寫次數123560306900約5萬次[