NANDフラッシュコントローラIPは、組み込みプロセッサまたはFPGAベースのシステムをNANDフラッシュメモリに接続するために必要なハードウェアロジックを提供します。デバイスの初期化、ブロック消去、ページプログラミング、データ読み出しなど、NANDフラッシュへの信頼性の高いアクセスに必要な基本的なフラッシュメモリ操作を管理します。
iWave社のONFI 2.0準拠NANDフラッシュコントローラIPは、SoCおよび非SoC FPGAプラットフォームへの統合を想定して設計された、合成および構成可能なソリューションです。SLC NANDフラッシュメモリをサポートするこのコントローラは、高性能データ転送のための非同期および同期インターフェースを提供すると同時に、NANDインターフェースをゼロから開発する際の複雑さを軽減します。
NANDフラッシュ統合の簡素化
NANDフラッシュの機能を実装するには、通常、デバイスコマンド、データ転送、タイミング、エラー訂正、およびメモリ管理を管理するための専用のコントローラロジックが必要となる。
iWaveのNANDフラッシュコントローラIPは、これらの重要な機能を再利用可能なハードウェアブロックとして提供します。これにより、開発者は完全なコントローラアーキテクチャを個別に開発することなく、NANDフラッシュストレージをFPGAまたはSoC設計に統合できます。
実績のある知的財産ソリューションを活用することで、製品開発者は開発労力を削減し、市場投入までの時間を短縮し、設計リスクを最小限に抑えることができます。
NANDフラッシュコントローラIPの主な特徴
iWave NANDフラッシュコントローラIPは、以下の機能を提供します。
- ONFI仕様に準拠したアーキテクチャ
- SLC NANDフラッシュメモリのサポート
- 8ビットまたは16ビットの非同期および同期NANDインターフェース
- ページサイズは最大16KBまで設定可能
- 必須のNANDコマンドのサポート
- 各ダイ専用のチップセレクト、書き込みイネーブル、読み出しイネーブル、およびレディ/ビジー信号
- ハミングおよびBCH ECCをサポートし、512バイトあたり最大8ビットのエラーを訂正可能。
- ソフトウェアECC、コントローラベースECC、およびオンダイECCをサポート
- 16KBの読み書きデータバッファ
- プロセッサレジスタアクセス用のAXI4-Liteインターフェース
- 高速データ転送のためのAXI4メモリマップドインターフェース
設定可能なインターフェース、ECCサポート、バッファリング、および標準プロセッサインターフェースの組み合わせにより、このIPは幅広いFPGAベースのストレージアーキテクチャに適しています。
柔軟なFPGAおよびSoC統合
このIPは、統合プロセッサの入手可能性に応じて、さまざまなFPGAアーキテクチャに展開できます。
SoC FPGAデバイスの場合、プロセッサ上で動作するLinuxドライバまたはベアメタルドライバが、AXIインターフェースを介してNANDコントローラと通信します。コントローラは、ONFIプロトコルに従ってNANDフラッシュデバイスとの通信を管理します。
SoC以外のFPGAデバイスの場合、IPはソフトプロセッサまたは専用のテストドライバを使用して制御でき、開発者はNANDの初期化、消去、プログラム、および読み出し操作を実行できます。
この柔軟なアーキテクチャにより、同じNANDフラッシュコントローラIPをさまざまなシステム構成に適合させることが可能です。
Linuxおよびファイルシステムのサポート
SoCベースの実装向けに、iWaveは、レジスタ構成にはAXI4-Liteインターフェース、データ転送にはAXI4メモリマップドインターフェースを介してNANDコントローラと通信するLinuxドライバを提供しています。
このソリューションは、一般的に使用されているフラッシュファイルシステムとメモリ管理フレームワークをサポートしています。具体的には以下のとおりです。
- JFFS2
- UBI
- NANDに特化したLinuxストレージワークフロー
これにより、NANDフラッシュを組み込みLinuxシステムに統合し、永続ストレージ、ブート環境、アプリケーションデータ、その他のストレージ要件に対応することが可能になります。
ECCとデータ信頼性
NANDフラッシュメモリは、データの保存および読み出し中にビットエラーが発生する可能性があります。そのため、エラー訂正は信頼性の高いNANDストレージアーキテクチャにおいて重要な要素となります。
iWave NANDフラッシュコントローラIPは、ハミング符号とBCH符号に基づくECCメカニズムをサポートしています。システムアーキテクチャに応じて、ECCはソフトウェア、コントローラ、またはNANDデバイスのオンダイECC機能を使用して実装できます。
これらの機能は、エラーの検出と修正、および保存データの信頼性の向上に役立ちます。
Zynq 7000 デモンストレーション
iWave社は、Micron社製NANDフラッシュデバイスを搭載したFMCドーターカードを用いて、Zynq 7000開発プラットフォーム上でNANDフラッシュコントローラIPのデモンストレーションを実施しました。
このデモンストレーションでは、以下の項目を含むNANDデータパス全体を網羅しています。
- NANDデバイスの検出と初期化
- ブロック消去操作
- ページプログラミング
- データ読み取り操作
- NANDパーティショニング
- JFFS2ファイルシステム操作
- UBIベースのストレージ操作
このデモンストレーションでは、Zynq 7000 ARMプロセッサ上で動作するLinuxドライバが、AXI4-LiteおよびAXI4メモリマップドインターフェースを介してNANDコントローラと通信します。その後、FPGAベースのコントローラは、ONFIで定義されたプロトコルを使用してNANDデバイスと通信します。
これは、NANDストレージをSoC FPGA設計に統合するための実践的な参考資料となる。
NANDフラッシュコントローラIP：検証済みFPGAプラットフォーム
NANDフラッシュコントローラIPは、以下を含む複数のFPGAテクノロジープラットフォームで検証済みです。
- AMD/ザイリンクス
- インテル
- 格子
- マイクロチップ
このクロスプラットフォーム検証により、開発者は処理能力、性能、消費電力、またはシステム要件に基づいてFPGAデバイスを選択する際に柔軟性を得ることができます。
このIPは、防衛、航空宇宙、航空電子機器、産業用途など、信頼性と高性能なNANDフラッシュストレージを必要とする組み込みシステムに特に適しています。
利用可能な構成
iWaveは、対象となるFPGAアーキテクチャに基づいて、さまざまな実装オプションを提供します。
ARMプロセッサ搭載SoC FPGA：
ARMプロセッサはLinuxまたはベアメタルNANDドライバを実行し、FPGAファブリックはNANDコントローラを実装する。
ソフトプロセッサを搭載した非SoC型FPGA：
ソフトプロセッサは、AXIインターフェースを介してNANDコントローラを構成および制御することができる。
テストドライバを備えた非SoC FPGA：
専用のテストドライバを使用すれば、IPを直接制御してNANDフラッシュメモリの消去、書き込み、読み出し操作を検証できます。
この柔軟性により、このIPは様々な組み込みFPGAアーキテクチャに統合することが可能です。
NANDフラッシュコントローラIPの利点
iWave NANDフラッシュコントローラIPは、組み込みシステム開発者にとって以下のような多くの利点を提供します。
より高速な統合:
すぐに統合できるコントローラを使用することで、NANDインターフェースロジックの開発に必要な労力を削減できます。
開発リスクの軽減:
検証済みのIPソリューションは、設計および検証における課題を最小限に抑えるのに役立ちます。
柔軟なアーキテクチャ:
設定可能なインターフェースと複数の実装オプションにより、さまざまなFPGAおよびSoCプラットフォームをサポートします。
信頼性の高いデータストレージ:
ECC機能は、NANDフラッシュのエラーを検出して修正するのに役立ちます。
スケーラブルな設計:
このコントローラは、さまざまなNAND構成やアプリケーション要件に対応できる。
完全なiWaveソリューション
iWaveは、RTLソースコードまたは該当する実装ファイル、合成スクリプト、テスト環境、ドキュメント、および技術サポートを含む、完全なNANDフラッシュコントローラIPパッケージを提供します。
iWaveは、FPGA設計、組み込みソフトウェア、SoCプラットフォーム、メモリインターフェースに関する専門知識を活かし、顧客がNANDフラッシュ機能をアプリケーション固有の組み込みシステムに統合できるよう支援します。
NANDフラッシュコントローラIPは、 SoCおよび非SoC FPGAプラットフォーム全体にわたって、信頼性が高く、拡張性があり、効率的なNANDストレージソリューションを構築するための実績のある基盤を提供します。
詳細については、www.iwave-global.comをご覧いただくか、mktg@iwave-global.com までお問い合わせください。
