NandFlash的读写操作

NandFlash的读写操作作者：蔡于清（约有修改）正如硬盘的盘片被分为磁道，每个磁道又分为若干扇区，一块nandflash也分为若干block，每个block分为如干page。一般而言，block、page之间的关系随着芯片的不同而不同，典型的分配是这样的：1block=32page1page=512bytes(datafield)+16bytes(oob)需要注意的是，对于flash的读写都是以一个page开始的，但是在读写之前必须进行flash的擦写，而擦写则是以一个block为单位的。同时必须提醒的是，512bytes理论上被分为1sthalf和2sdhalf，每个half各占256个字节。我们讨论的K9F1208U0B总共有4096个Blocks，故我们可以知道这块flash的容量为4096*(32*528)=69206016Bytes=66MB但事实上每个Page上的最后16Bytes是用于存贮检验码和其他信息用的，并不能存放实际的数据，所以实际上我们可以操作的芯片容量为4096*(32*512)=67108864Bytes=64MB由上图所示，1个Page总共由528Bytes组成，这528个字节按顺序由上而下以列为单位进行排列（1列代表一个Byte。第0行为第0Byte，第1行为第1Byte，以此类推，每个行又由8个位组成，每个位表示1个Byte里面的1bit）。这528Bytes按功能分为两大部分，分别是DataField和SpareField，其中SpareField占528Bytes里的16Bytes,这16Bytes是用于在读写操作的时候存放校验码用的，一般不用做普通数据的存储区，除去这16Bytes,剩下的512Bytes便是我们用于存放数据用的DataField，所以一个Page上虽然有528个Bytes，但我们只按512Bytes进行容量的计算。读命令有两个，分别是Read1,Read2其中Read1用于读取DataField的数据，而Read2则是用于读取SpareField的数据。对于NandFlash来说，读操作的最小操作单位为Page，也就是说当我们给定了读取的起始位置后，读操作将从该位置开始，连续读取到本Page的最后一个Byte为止（可以包括SpareField）NandFlash的寻址NandFlash的地址寄存器把一个完整的NandFlash地址分解成ColumnAddress与PageAddress.进行寻址。ColumnAddress:列地址。ColumnAddress其实就是指定Page上的某个Byte，指定这个Byte其实也就是指定此页的读写起始地址。PageAddress：页地址。由于页地址总是以512Bytes对齐的，所以它的低9位总是0。确定读写操作是在Flash上的哪个页进行的。Read1命令当我们得到一个NandFlash地址src_addr时我们可以这样分解出ColumnAddress和PageAddresscolumn_addr=src_addr%512;//columnaddresspage_address=(src_addr9);//pageaddress也可以这么认为，一个NandFlash地址的A0~A7是它的column_addr，A9~A25是它的PageAddress。(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ColumnAddress。2nd.Cycle,3rd.Cycle和4th.Cycle则是指定PageAddress（每次向地址寄存器发送的数据只能是8位，所以17位的PageAddress必须分成3次进行发送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1sthalf的命令，而01h是用于读取2ndhalf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ColumnAddress，假设我现在指定的ColumnAddress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SpareField)，如果我指定的ColumnAddress是127，情况也与前面一样，但不知道你发现没有，用于传递ColumnAddress的数据线有8条（I/O0~I/O7，对应A0~A7，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ColumnAddress范围为0~255，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ColumnAddress设置为256，但ColumnAddress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DataField分为两个半区，当要读取的起始地址（ColumnAddress）在0~255内时我们用00h命令，当读取的起始地址是在256~511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2ndhalf开始读取NF_ADDR=column_addr&0xff;1stCycleNF_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，#definerNFCMD(*(volatileunsignedchar*)0x4e000004)//NADDFlashcommand#definerNFADDR(*(volatileunsignedchar*)0x4e000008)//NANDFlashaddress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A0A1A2A3A4A5A6A7A8100000001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（2ndhalf的第0号byte）开始读取数据。nand_flash.c中包含3个函数voidnf_reset(void);voidnf_init(void);voidnf_read(unsignedintsrc_addr,unsignedchar*desc_addr,intsize);nf_reset()将被nf_init()调用。nf_init()是nand_flash的初始化函数，在对nandflash进行任何操作之前，nf_init()必须被调用。nf_read(unsignedintsrc_addr,unsignedchar*desc_addr,intsize);为读函数，src_addr是nandflash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NandFlash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)|(TWRPH10);这一行代码是对NandFlash的控制寄存器进行初始化配置,rNFCONF是NandFlash的配置寄存器，各个位的具体功能请参阅s3c2410数据手册。现在举一个例子，假设我要从NandFlash中的第5000字节处开始读取1024个字节到内存的0x30000000处，我们这样调用read函数nf_read(5000,0x30000000,1024);我们来分析5000这个src_addr.根据column_addr=src_addr%512;page_address=(src_addr9);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2ndhalf开始读取NF_ADDR=column_addr&0xff;1stCycleNF_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;i512;i++){*buf++=NF_RDDATA();}每当读取完一个Page之后,数据指针会落在下一个Page的0号Column(0号Byte).源代码：/*本代码只属于交流学习，不得用于商业开发*/#includes3c2410.h#includenand_flash.hstaticunsignedcharseBuf[16]={0xff};//--------------------------------------------------------------------------------------unsignedshortnf_checkId(void){inti;unsignedshortid;NF_nFCE_L();//chipenableNF_CMD(0x90);//ReadIDNF_ADDR(0x0);for(i=0;i10;i++);//waittWB(100ns)id=NF_RDDATA()8;//Makercode(K9S1208V:0xec)id|=NF_RDDATA();//Devidecode(K9S1208V:0x76)NF_nFCE_H();//chipenablereturnid;}//--------------------------------------------------------------------------------------staticvoidnf_reset(void){inti;NF_nFCE_L();//chipenableNF_CMD(0xFF);//resetcommandfor(i=0;i10;i++);//tWB=100ns.NF_WAITRB();//wait200~500us;NF_nFCE_H();//chi