[实用新型]一种基于FPGA可扩展的NANDFLASH存储芯片阵列控制器

说明书

技术领域

本实用新型涉及大容量及高速率数据存储技术领域，尤其涉及一种基于FPGA可扩展的NAND FLASH存储芯片阵列控制器。

背景技术

随着电子信息技术的飞速发展和信息产业对数据存储要求越来越高，社会各个行业对大容量数据存储系统的需求越来越大，推动着大容量数据存储技术向前发展。数据存储技术的发展主要是由存储介质的发展和数据传输接口的发展两方面构成。上世纪九十年代记录设备厂商开始研制大容量固态存储器并投入商用，受集成度及价格的限制，如今大容量固态存储器已经很少采用SRAM芯片作为主存储介质，而基于闪存技术的NAND FLASH存储芯片由于其价格低、密度高以及效率高的优势已经占据了主流地位。采用NAND Flash存储芯片作为存储介质的固态盘，比传统的存储设备更能承受温度的变化、机械的振动和冲击，同时具有耗电少、存储密度提升快、可靠性更高的优点，易于实现高速度大容量的存储。同时，随着PCIe，RapidIO和RocketIO一些高速总线的出现，大容量存储系统的数据存取带宽也不断提升。NAND FLASH存储芯片结构每比特成本低，具有更高的性能，并且能像磁盘一样可以通过接口轻松升级。另外，NAND FLASH存储芯片的存储容量每年会提高三到四倍，而封装尺寸在减少，单片读写速率较低，可以采用多片NAND FLASH存储芯片形成阵列结构提高数据速率和存储容量。

在本实用新型发明之前，为提高数据存储速率而采用比较流行的基于NAND FLASH存储芯片的高速数据传输与存储技术，主要是采用了流水线存储操作方式以及数据总线并行扩展的技术，其速度可达几百MB/S甚至可达几GB/S，容量也可达T兆级别。

但是，NAND FLASH存储芯片的控制逻辑比较复杂，对时序要求也十分严格，直接操作NAND FLASH存储芯片难度大，因此需要设计专用的控制器来对NAND FLASH存储芯片进行基本的读写擦除操作。目前，对NAND FLASH存储芯片的控制已经从单通道发展到多通道了，存取速度进一步提高，大多数多通道的读写都是通过增加控制器的个数来实现的，这种设计方法虽然也能够并行操作多片NAND FLASH存储芯片，但是会带来比较复杂的同步问题。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于克服上述缺陷，研制一种基于FPGA可扩展的NAND FLASH存储芯片阵列控制器。

本实用新型采用的技术方案是：

一种基于FPGA可扩展的NAND FLASH存储芯片阵列控制器，其主要技术特征在于：所述的整个系统由主机控制模块和NAND FLASH存储芯片控制器模块组成，并行控制多片NAND FLASH存储芯片，所述NAND FLASH存储芯片阵列控制器包括一个逻辑控制模块、两个数据缓冲区模块、寄存器组以及接口模块；所述NAND FLASH存储芯片控制器模块用于连接主机模块和NAND FLASH存储芯片；所述逻辑控制模块用于产生和NAND FLASH存储芯片相吻合的操作时序；所述两个数据缓冲区模块用于数据的缓存以及实现乒乓操作；所述寄存器组用于存放NAND FLASH存储芯片的内设命令、状态、地址和配置参数；所述主机控制模块包括用于产生访问NAND FLASH存储芯片的命令和数据给控制器，连接由控制器反馈的状态信号和数据信息；所述接口模块用于映射为一个类似SRAM的无粘结接口。

所述主机控制模块用于产生访问NAND FLASH的命令和数据给控制器并且接收由控制器反馈的状态信号和数据信息。

所述NAND FLASH存储芯片控制器模块用于连接主机模块和NAND FLASH存储芯片，接收主机发送的命令和数据并且并行地操控多片NAND FLASH存储芯片，同时反馈状态信号给主机。

所述逻辑控制模块用于产生和NAND FLASH存储芯片相吻合的操作时序，包括读写、擦除、读ID以及复位操作的时序。

所述两个数据缓冲区模块用于数据的缓存以及实现乒乓操作。

所述寄存器组用于存放NAND FLASH存储芯片的内设命令、状态、地址和配置参数。

所述接口模块用于映射为一个类似SRAM的无粘结接口。