基于FPGA的FLASH接口的设计与实现(2)
计算机系统中用来存放程序和数据的记忆设备称为存储器（Memory）。包括输入的原始数据、中间运行结果、计算机程序和最终运行结果在内的全部信息，都保存在计算机的存储器中。由控制器指定位置控制存储器的存入和取出信息。计算机的存储器件自世界上出现第一台计算机以来，便开始了不断的创新之路。它由磁芯等老一代的存储器发展成为磁盘和光盘甚至纳米存储等新一代的存储器，这也无不体现着快速发展的科学技术正越来越离不开生活。存储器的发展过程如图1.1所示。
图1.1 存储器发展历程
利用FPGA直接来控制FLASH接口电路，这样不仅节省了专用编程器，且方便又灵活。用Verilog HDL语言编写接口电路，可以重复利用，移植性强。FPGA的灵活结合FLASH的体积小的特点，使得设计更加灵活，成本更加低，实用性更加强，具有重要的参考价值。
1．2 研究现状
在短短的二十多年中，作为一种可编程逻辑器件的FPGA从电子设计的外围器件逐渐发展成为数字系统的核心。FPGA器件设计技术随着半导体工艺技术的发展，取得了质的飞跃和突破。FPGA今后仍将朝下以下几个方向发展：
1、高速度、高密度、宽频带、高保密；
2、低功耗、低电压、低价格、低成本；
3、IP软/硬核复用、系统集成；
4、动态可重构以及单片集群；
5、紧密结合应用需求，多元化发展。
存储器正朝着更大、更小、更低的方向发展，这在态势正表现的越来越明显。由于半导体的制造工艺的迅速发展，主流的存储器厂家均采用0.18um的制造工艺，甚至用0.15um。凭借先进的制造业优势，FLASH存储器容量会更大：NOR技术的出现使得256MB器件的产生成为现实，NAND和AND两种技术的发明使得厂家可以制造出1GB大的器件；其次芯片的封装的尺寸会越来越小：由最初始的DIP型封装，到BGA型封装，FLASH存储器已经越来越小；先进的制造工艺也造就了存储器低电压的特点，从12V下降到1.8V，这符合现代低功耗的趋势。另外，FLASH存储器的成本正大幅度下降，正大有取代磁盘存储器的趋势。
1．3 研究内容
本课题主要内容是基于FPGA的FLASH接口的设计，涉及到FPGA的应用和FLASH存储器的读写擦除等知识。利用ISE进行编程，将程序下载到FPGA上，通过FPGA对FLASH存储器进行控制，使其具备读、写和擦除等功能。首先介绍了FPGA的大体框架，简单剖析了一块FPGA板子，然后是对FLASH进行介绍。本文的重点是对FLASH控制器的设计以及仿真
2 FPGA介绍
2．1 FPGA特点及开发流程
FPGA[1]由逻辑单元阵列LCA构成，其中包括了可配置逻辑模块CLB、输入输出模块IOB和内部连线这三个部分。FPGA是一种可编程的器件，与传统逻辑电路和门阵列相比，FPGA具有不同的结构。FPGA是利用小型查找表结构来实现组合逻辑，每一个查找表连接一个D触发器的输入端，再由触发器来驱动其他的逻辑电路或者I/O端口，这样就构成了既可以实现组合逻辑功能又可以实现时序逻辑功能的基本逻辑单元模块，模块之间通过金属线来连接或者连接到I/O模块。FPGA是通过向内部静态内存加载编程数据来实现逻辑,存储在内存中的值决定逻辑单元的逻辑功能和模块之间或模块和I / O的连接方式,决定了FPGA最终可以实现的功能，以及FPGA可以被允许无限次编程。[2]
由于大规模可编程器件FPGA具有体积小、改动灵活方便、性能高、功耗低、效率高等特点，采用FPGA芯片完成数控部分的功能是一种理想的解决方案。随着FPGA发展越来越成熟，现在设计数字集成电路也越来越多地采用HDL+FPGA的方法来实现。采用HDL的设计方法优点突出：不依赖器件、移植容易、设计速度快。并且，采用HDL可以在现场进行修改，与FPGA器件完美契合，能大大提高设计的灵活性和效率，从而缩短产品的开发周期，加快产品的上市速度。HDL+FPGA的设计方法是数字系统设计的一个创新，成为了未来发展的必然趋势。
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