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NandFlash简明自学资料——助您理解datasheet要点内容清单：一技术常识部分1、逻辑组成2、常见参数3、地址结构二基本操作、时序图部分*通用引脚符号声明1、Read—读2、Program—写3、BlockErase—擦除4、其它*时序图要点讲解编写目的：从编程操作角度，简介一些有助于理解nandflashdatasheet（数据手册）上相关内容的要点。编写原因：各种nandflash英文datasheets上的内容虽详尽但繁杂，有些业内常识性的东西没交代清楚，给初学者造成困扰；不同的datasheets都有一些共通的要点（基本架构、指令和符号等），了解这些后再看datasheet的操作命令和时序图部分会省力很多。一技术常识部分1、逻辑组成（1）功能结构抽象图注：1）Cache有时也被称为Cacheregister.（严格来讲应称为缓冲区buffer）；2）上述Data指的是输入/输出数据（即Input/OutputData，简称I/OData），因为从广义上讲所有能存取于硬件设备上的资料都可称为Data，包括图中的ECC码（ErrorCorrectingCode），所以Pageregister.也可被称为Dataregister.（数据寄存器）；（2）闪存层次结构Page（页）：对nandflash进行读写操作的逻辑单位，一般容量为几到十几KB；附有额外的小存储区域，这里存储ECC码等附加信息。Block（块）：许多page构成一个block，是擦除的操作单位；一般产品出厂时都有invalid/badblock（坏块），已由厂家在对应block里作相应标示，操作时不能清除这些标注信息，每个flash的第一个block（编号00h）是在出厂时是好的，用于存储invalid/badblocktable（坏块表）；使用过程中也会产生坏块，发生操作失败时（即使用ECC技术检测到有不可纠正错误时），要将相应的坏块标出，升级坏块表，改写逻辑地址与物理地址的映射。。1Plane（层）:可将flash里众多的block分成不同的层，并使用多层操作指令以提高存取效率。此外，根据flash容量大小，还可定义更高一级的存储单位，如LUN（LogicUnitNumber）；一个device可集成多个flashchip（闪存芯片），工作时可根据它们各自的运行状态为之安排执行任务，使它们同步运行。2、常见参数（注：不同厂商不同时期的不同型号产品参数会有差异，但在一定时期内，相同/近的技术支持使得大部分flash参数在数值或数量级上相同/近；下面以Samsung（三星）K9GAG08U0M的参数为例。）（1）Vcc（工作电压）：3.3V（波动范围：2.7V—3.6V）（2）MemoryCell：2bit/MemoryCell[①上面表示每个cell存2bit数据，即所谓MLC（Multi-LevelCell，多层式储存单元)类型的flash，如果是1bit/Cell和3bit/Cell则分别称为SLC（SingleLevelCell）和TLC（Triple-LevelCell）；②随着cell内数据容量增加，flash的存储量虽增加，造价也大幅降低了，但数据存取的出错率却增加，速度变慢，寿命也变短，目前，SLC类型flash适用于对稳定性要求高的小容量储存系统，而MLC则成为大容量储存领域的主流；③nandflash上可同时集成MLC、SLC和TLC区域，操作时必须切换到相应模式。]（3）PageSize：（4K+128）Byte（4KB是I/O数据存储区的容量，而128Byte为附加存储区的大小）（4）DataRegisterSize：（4K+128）Byte（5）BlockSize：（512K+16K）Byte（=128×PageSize，即此型号1block含page）72（6）PageProgramTime：0.8mS（Typ，表示通常情况下页编程操作的平均时间）（7）BlockEraseTime：1.5mS（Typ）（8）SerialAcessTime：25nS（Min）[即Read/WriteCycleTime(Min)，按顺序从I/O对Cache进行1次数据存取的昀小时间]（9）ECCRequirement：8bit/KB（每KBI/O存储数据要求附带的存放在额外存储区的校验纠错码位数）3、地址结构（下面的15.0”表示向上取整，如“）由于一般nandflash传递地址等信息时是8bit/次，对应某些datasheet中的“×8（Bit）”，即以1Byte为不可拆分的传输单位，又因块、页和页内存储单位的地址编号一般是分开传输的（这样在操作处理时很方便，不用辨认再分），所以，若flash有个x个block，每个块有y个page，每个页的容量（不包括额外存储区）为zKB，则一般flash存储单位（1Byte/单位）完整地址中的昀低)22(1kkx2(1m)22(1nny)2mz8m个Byte用于存储ColumnAdress（列地址），更高些的8n个Byte用于存储page编2号，剩下8k个Byte的高位用于存储block编号，如是多层或多芯片等的，再在其中插入相应编号即可，列地址以外的部分称为RowAddress（行地址，即页内偏移地址）。二基本操作、时序图部分*通用引脚符号声明（1）CE#：芯片使能，表示flashchip是否被系统选中为当前操作芯片，低电平表示选中（2）I/O~I/O:这8个引脚用于输入command、address、data，以及从cache中读取data，当芯片没被选中或无法正常输出数据时，引脚会处于high-z（或Hi-Z）状态，即高阻态，相当于隔断状态（有的datasheet将这些引脚信号记为DQ或DQ[7:0]）07X（3）DQS:反映toggle模式下I/O与flash间data的读写情况，在信号上/下沿表示进行一次读或写操作，即一次信号周期产生两次操作，比普通模式（1次操作/信号周期）的读写效率高，一种型号的nandflash能否用toggle模式工作其datasheet上有说明，一般可看有无此引脚信号（4）RE#：读取使能，低电平时从cache中读取data到I/O，一次高低信号周期完成一次数据读取操作，同时读取操作的内部columnaddresscounter（列地址计数器）加1（5）WE#：写入使能，低电平时从I/O中输入command、address、data，在上升沿处操作完成，toggle工作模式下不可用，被DQS的写控制输入信号代替（这是因为WE#也是从外部输入的写控制信号，不可共同起作用；而RE#虽也为控制输入信号，但读操作时DQS的读信号是作为状态信号输出，故它们同时有效）（6）CLE:指令锁存使能，辨别输入内容是否command，高电平时表示是，同时在对应的WE#低电平信号的上升沿处command被锁存至commandregister（7）ALE:地址锁存使能，辨别输入内容是否address，高电平时表示是，同时在对应的WE#低电平信号的上升沿处address被锁存至addressregister（8）R/B#：表示chip处于Ready还是Busy状态（即flash内部是否还在执行读写、擦除指令，此时外部不可对芯片进行操作），低电平表示Busy，当芯片未被选中或无法输出数据时不会处于high-z状态，仍可用于检测芯片的闲忙状态（9）WP#：写入保护，在电源转换过程中处于有效的低电平状态，保护flash里的内容不受改写3注：1）R/B#信号以及toggle模式下的对应读操作的DQS信号是外部从flash读出的，而其余引脚信号（包括toggle模式下的对应写操作的DQS信号）都是由flashdevice以外的模块产生、输入进而控制其状态的，即分别对应开篇“功能结构抽象图”里的状态信号和控制信号。2）以上带“#”的引脚，表示信号低电平时对应功能或状态有效，有的datasheet则用顶部一横杠标示，如：Note：1）下面十六进制数表示的指令命令中，标蓝色的表操作开始命令，标红色的表结束命令，接受到前者，将它锁存至commadregister后，将其随后的address和data都写入cache，接到后者则在将它锁存后开始执行相应操作，标绿色的表单命令指令，接收后锁存完立即执行，标褐色的表多命令指令的中间命令。（这里的指令定义为产生相应操作所需输入的命令、地址和数据的集合，不包括输出的数据）2）读写数据的过程其实就是数据的复制过程，无论是register还是cache，数据复制到它上面后，要对它进行覆盖重写，原先内容才会改变。3）几年前有的datasheet在介绍基本操作的底层实现过程时，没提到cache，只讲数据在dataregister与flashcell之间流动，也没相应的cacheread/program等指令，所以会与下面的介绍（针对较新的nandflash）有点差别。1、Read—读（1）PageRead功能：用于将目标page中从指定列地址到页末尾地址的内容顺序读出指令：00h+Column&RowAddresses+30h过程：先将选定的page所有内容拷贝到pageregister，再从pageregister复制到cache，昀后将cache中page的从columnaddress起到页尾的部分依次读出（2）CacheRead功能：用于将一个block中的多个page顺序读出（除首页可输出部分内容外，其它页都是整页被I/O读出）指令：00h+Column&RowAddresses（首页）+30h+31h+……+31h+3Fh过程：1）将首页的所有内容复制到register，完成时接到31h（CacheRead指令）；2）把pageregister里的内容复制到cache；3）完毕时pageregister可用，立即开始将下一页拷贝到pageregister，同时，cache里的内容可被I/O读出；4）当pageregister的数据已加载好，且cache被读完时，若又收到31h，则返回2），否则接收的是准结束指令3Fh，转向5）；5）将pageregister里昀后一页的内容复制到cache，然后被I/O读出，操作结束。（3）RandomDataOutput功能：当用Read指令把page内容读到cache后，从中读取指定列地址以后的内容指令：…05h+ColumnAddresses+E0h2、Program—写（1）PageProgram功能：用于将输入数据顺序写入目标page中从指定列地址开始的区域（通常写入的是一个page的内容，写入部分页的情况较少）指令：80h+Column&RowAddresses+InputData+10h4过程：数据传输过程与PageRead相反（2）CacheProgram功能：用于将多个page的内容顺序写到一个block中去指令：80h+Column&RowAddresses（起始页N）+InputData+15h+80h+Adressesofpage（N+1）+InputData+15h+……+80h+Adressesofpage（N+n-1）+InputData+15h+80h+Adressesofpage（N+n）（尾页）+InputData+10h过程：与CacheRead相反，注意前一命令将数据加载到pageregister完毕时，便开始下一命令，即在将pageregister里的内容拷贝至flash的同时往cache里写进输入数据，都完成时便将cache中的数据复制到pageregister。（3）Copy-BackProgram功能：用于将源地址指定的page的内容部分，拷到cache，再复制至目标地址指定的page的部分（两pages必须是同一plane里的）指令：00h+Column&RowAddresses（源地址）+35h+O