基于FPGA的微型数字存储系统设计方案

3 系统软件设计

　　3．1FPGA对Flash的读、写、擦除操作

FPGA执行对Flash的读、写、擦除操作是利用VHDL语言的状态机实现的。状态机控制Flash的时序电路简单易行，逻辑关系一目了然。XC2S50接收到CY7C68013传来的擦除控制命令，立即执行擦除操作。按照时序，首先写入自动块擦除设置命令60H，之后依次写入2个行地址和1个列地址进行寻址，而后写入擦除命令D0H开始执行擦除操作。

　　读操作较为复杂，需要XC2S50和CY7C68013协同工作。这里只给出读信号的操作过程。先写人读设置命令00H，因为读一次执行一页，所以地址的写入是2个行地址和3个列地址，之后写入读命令，在等待rb变高后就可发送re信号将数据从Flash读出。写操作过程与读操作类似，但写操作完全由 XC2S50控制，写完命令、地址后，开始写入数据，直到写满2 KB数据，最后输入页编程命令。需要注意每写完2 KB数据，Flash返回的状态信号rb所等待的时间较长，大约是140μs。图2为页编程的流程。

3．2 CY7C68013控制逻辑及固件程序设计

　　CY7C68013主要完成两部分工作，一是实现对擦除的控制开关命令，即上位机通过USB接口发送擦除命令，CY7C68013接收到这个命令后，会发送一个约为200 ms低脉冲通知FPGA启动擦除操作；二是通过与FPGA配合，完成从Flash通过CY7C68013的GPIF接口读入上位机的任务。 CY7C68013所用到的I／O包括控制线USBCTR1，状态线US-BS0，读信号线USBRD及8条数据线。

　　读数时，首先由单片机发出读数开始命令USBCTR1，FPGA接收到该命令后开始初始化，包括写入读数设置命令、地址及读数命令，等待rb变高， USBS0置低，当单片机检测到USBS0变低后，开始给出一系列脉冲GPIF(USBRD)，将2 KB数据依次读出。与此同时，FPGA在等待几百纳秒后将USBS0置高，单片机在判断USBS0变高后也将USBCTR1拉高，为下一页读数做准备。读数时序如图3所示。