NandFlash读写过程.doc

NandFlash读写过程一、结构分析 目前市场上常见的8位NandFlash有三星公司的k9f1208、k9f1g08、k9f2g08等。k9f1208、k9f1g08、k9f2g08的数据页大小分别为512Byte、2kByte、2kByte。它们在寻址方式上有一定差异，所以程序代码并不通用。本文以S3C2410处理器和k9f1208系统为例，讲述NandFlash的读写方法。NandFlash的数据是以bit的方式保存在memory cell里的，一般来说，一个cell 中只能存储一个bit，这些cell 以8 个或者16 个为单位，连成bit line，形成所谓的byte(x8)/word(x16)，这就是NAND Device 的位宽。这些Line 组成Page， page 再组织形成一个Block。k9f1208的相关数据如下：1block=32page；1page=528byte=512byte(Main Area)+16byte(Spare Area)。总容量为=4096（block数量）*32（page/block）*512(byte/page)=64MbyteNandFlash以页为单位读写数据，而以块为单位擦除数据。按照k9f1208的组织方式可以分四类地址： Column Address、halfpage pointer、Page Address 、Block Address。A0:25表示数据在64M空间中的地址。Column Address表示数据在半页中的地址，大小范围0255，用A0:7表示；halfpage pointer表示半页在整页中的位置，即在0255空间还是在256511空间，用A8表示；Page Address表示页在块中的地址，大小范围031，用A13:9表示；Block Address表示块在flash中的位置，大小范围04095，A25:14 表示；二、读操作过程K9f1208的寻址分为4个cycle。分别是：A0:7、A9:16、A17:24、A25。 读操作的过程为: 1、发送读取指令；2、发送第1个cycle地址；3、发送第2个cycle地址；4、发送第3个cycle地址；5、发送第4个cycle地址；6、读取数据至页末。K9f1208提供了两个读指令，0x00、0x01。这两个指令区别在于0x00可以将A8置为0，选中上半页；而0x01可以将A8置为1，选中下半页。虽然读写过程可以不从页边界开始，但在正式场合下还是建议从页边界开始读写至页结束。下面通过分析读取页的代码，阐述读过程。static void ReadPage(U32 addr, U8 *buf) /addr表示flash中的第几页，即flash地址9U16 i;NFChipEn(); /使能NandFlashWrNFCmd(READCMD0); /发送读指令0x00，由于是整页读取，所以选用指令0x00WrNFAddr(0); /写地址的第1个cycle，即Column Address，由于是整页读取所以取0WrNFAddr(addr); /写地址的第2个cycle，即A9:16WrNFAddr(addr8); /写地址的第3个cycle，即A17:24WrNFAddr(addr16); /写地址的第4个cycle，即A25。WaitNFBusy(); /等待系统不忙for(i=0; i9U32 i;NFChipEn(); /使能NandFlashWrNFCmd(PROGCMD0); /发送写开始指令0x80WrNFAddr(0); /写地址的第1个cycle WrNFAddr(addr); /写地址的第2个cycleWrNFAddr(addr8); /写地址的第3个cycleWrNFAddr(addr16); 写地址的第4个cycleWaitNFBusy(); /等待系统不忙for(i=0; i9); / page address也可以这么认为，一个Nand Flash地址的A0A7是它的column_addr，A9A25是它的Page Address。(注意地址位A8并没有出现，也就是A8被忽略，在下面你将了解到这是什么原因)Read1命令的操作分为4个Cycle，发送完读命令00h或01h（00h与01h的区别请见下文描述）之后将分4个Cycle发送参数，1st.Cycle是发送Column Address。2nd.Cycle ,3rd.Cycle和4th.Cycle则是指定Page Address（每次向地址寄存器发送的数据只能是8位，所以17位的Page Address必须分成3次进行发送）。4个Cycle你是否还记得我上文提到过的Data Field被分为1st half 和2end half两个部分？而从上面的命令集我们看到Read1的命令里面出现了两个命令选项，分别是00h和01h。这里出现了两个读命是否令你意识到什么呢？是的，00h是用于读写1st half的命令，而01h是用于读取2nd half的命令。现在我可以结合上图给你说明为什么K9F1208U0B的DataField被分为2个half了。如上文我所提及的，Read1的1st.Cycle是发送Column Address，假设我现在指定的Column Address是0，那么读操作将从此页的第0号Byte开始一直读取到此页的最后一个Byte(包括Spare Field)，如果我指定的Column Address是127，情况也与前面一样，但不知道你发现没有，用于传递Column Address的数据线有8条（I/O0I/O7，对应A0A7，这也是A8为什么不出现在我们传递的地址位中），也就是说我们能够指定的Column Address范围为0255，但不要忘了，1个Page的DataField是由512个Byte组成的，假设现在我要指定读命令从第256个字节处开始读取此页，那将会发生什么情景？我必须把Column Address设置为256，但Column Address最大只能是255，这就造成数据溢出。正是因为这个原因我们才把Data Field分为两个半区，当要读取的起始地址（Column Address）在0255内时我们用00h命令，当读取的起始地址是在256511时，则使用01h命令.假设现在我要指定从第256个byte开始读取此页，那么我将这样发送命令串column_addr=256;NF_CMD=0x01; 从2nd half开始读取NF_ADDR=column_addr&0xff; 1st CycleNF_ADDR=page_address&0xff; 2nd.CycleNF_ADDR=(page_address8)&0xff; 3rd.CycleNF_ADDR=(page_address16)&0xff; 4th.Cycle其中NF_CMD和NF_ADDR分别是NandFlash的命令寄存器和地址寄存器的地址解引用，我一般这样定义它们，#define rNFCMD (*(volatile unsigned char *)0x4e000004) /NADD Flash command#define rNFADDR (*(volatile unsigned char *)0x4e000008) /NAND Flash address事实上，当NF_CMD=0x01时，地址寄存器中的第8位（A8）将被设置为1（如上文分析，A8位不在我们传递的地址中，这个位其实就是硬件电路根据01h或是00h这两个命令来置高位或是置低位），这样我们传递column_addr的值256随然由于数据溢出变为1，但A8位已经由于NF_CMD=0x01的关系被置为1了，所以我们传到地址寄存器里的值变成了A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A81 0 0 0 0 0 0 0 1 这8个位所表示的正好是256，这样读操作将从此页的第256号byte（2nd half的第0号byte）开始读取数据。Read2Read2则是指定读取Spare Field的内容其实Read1和Read2都是读命令，他们的区别相当于对一个读指针进行不同区域的定位。nand_flash.c中包含3个函数void nf_reset(void);void nf_init(void);void nf_read(unsigned int src_addr,unsigned char *desc_addr,int size);nf_reset()将被nf_init()调用。nf_init()是nand_flash的初始化函数，在对nand flash进行任何操作之前，nf_init()必须被调用。nf_read(unsigned int src_addr,unsigned char *desc_addr,int size);为读函数，src_addr是nand flash上的地址，desc_addr是内存地址，size是读取文件的长度。在nf_reset和nf_read函数中存在两个宏NF_nFCE_L();NF_nFCE_H();你可以看到当每次对Nand Flash进行操作之前NF_nFCE_L()必定被调用，操作结束之时NF_nFCE_H()必定被调用。这两个宏用于启动和关闭Flash芯片的工作（片选/取消片选）。至于nf_reset()中的rNFCONF=(115)|(114)|(113)|(112)|(111)|(TACLS8)|(TWRPH04)|(TWRPH19); 我们可得出column_addr=5000%512=392page_address=(50009)=9于是我们可以知道5000这个地址是在第9页的第392个字节处，于是我们的nf_read函数将这样发送命令和参数column_addr=5000%512;page_address=(50009);NF_CMD=0x01; 从2nd half开始读取NF_ADDR= column_addr &0xff; 1st CycleNF_ADDR=page_address&0xff; 2nd.CycleNF_ADDR=(page_address8)&0xff; 3rd.CycleNF_ADDR=(page_address16)&0xff; 4th.Cycle向NandFlash的命令寄存器和地址寄存器发送完以上命令和参数之后,我们就可以从rNFDATA寄存器(NandFlash数据寄存器)读取数据了.我用下面的代码进行数据的读取.for(i=column_addr;ihwcontrol(NAND_CTL_SETNCE); nand_command(mtd, NAND_CMD_RESET, -1, -1); udelay (10);hwcontrol(NAND_CTL_SETNCE)的作用是设置2410的NAND FLASH CONFIGURATION (NFCONF) REGISTER的NAND Flash Memory chip enable位为0，这位寄存器在自动重启后就被系统自动清零。如果要访问NAND flash的内存，这位必须置1。nand_command(mtd, NAND_CMD_RESET, -1, -1)；向flash发送命令，此命令为reset，即为重置NAND flash。然后是10us的延迟，给flash个反应时间。2、发送命令Nand_command()同样在smc_core.c中实现。NAND flash的命令有如下几种： 命令 命令值 描述NAND_CMD_READ0 0 读操作NAND_CMD_READ1 1 读操作NAND_CMD_PAGEPROG 0x10 页编程操作NAND_CMD_READOOB 0x50 读写OOBNAND_CMD_ERASE1 0x60 读写操作NAND_CMD_STATUS 0x70 读取状态NAND_CMD_STATUS_MULTI 0x71 读取状态NAND_CMD_SEQIN 0x80 写操作NAND_CMD_READID 0x90 读Flash ID号NAND_CMD_ERASE2 0xd0 擦写操作NAND_CMD_RESET oxff 复位操作按照程序的注释，可以将该函数的实现分为如下几步：1、Begin command latch cycle实现代码：this-hwcontrol(NAND_CTL_SETCLE); this-hwcontrol(NAND_CTL_DAT_OUT);找到第二条语句的定义，发现什么都么做，不解!希望达人解答。我猜想可能是一个数据读出的使能操作，允许数据读出。Command Latch Enable(CLE) and Address Latch Enable(ALE) are used to multiplex command and address respectively, via the I/O pins. The CLE input controls the path activation for commands sent to the command register. When active high, commands are latched into the command register through the I/O ports on the rising edge of the nWE signal. 看了这段英文相信对第一条语句的作用已经十分清楚了，他就是用来控制向命令寄存(COMMAND SET (NFCMD) REGISTER)发送命令的。2、 Write out the command to the device这部分对于不同的命令来说，操作的步骤也不太相同，如果为写操作，那么还有根据flash不同的容量决定操作步骤，具体可以参看代码。如果为其他命令，那么就是简单的一行：this-write_cmd (command); 将命令直接想到命令寄存器（NFCMD7:0）中。3、 Set ALE and clear CLE to start address cycle & Serially input address1中已经提到了ALE和CLE的作用，现在开始发送地址。实现代码：this-hwcontrol(NAND_CTL_CLRCLE); / clear the command latch enablethis-hwcontrol(NAND_CTL_SETALE); / set the address latch enable然后按位操作，是用函数write_addr()将地址写到NAND FLASH ADDRESS SET (NFADDR) REGISTER中。4、 Latch in address实现代码：this-hwcontrol(NAND_CTL_CLRALE);this-hwcontrol(NAND_CTL_DAT_IN);地址发送完毕，