eboot中NandFlash的应用.docx

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eboot中NandFlash的应用

Eboot中应用NandFlash

********************************LoongEmbedded********************************

作者：

LoongEmbedded（kandi）

时间：

2010.11.17

类别：

WINCEbootloader开发

********************************LoongEmbedded********************************

注：

本文nandflash是基于K9F1G08U0B

K9F1G08U0B的阵列结构图如下

图1

Nandflash存储操作特点：

以页为单位进行读写，以block为单位进行擦除

我们基于usb来download镜像的eboot来学习nandflash的应用，download的菜单一般如下所示：

图2

基于usb来download内核映像的步骤是：

F->9->U，那么我们先来看F对应的功能

1.格式化nandflash

1.1ECC校验

nandflash的每一页有两区：

main区和spare区，main区用于存储正常的数据，spare区用于存储其他附加信息，其中就包括ECC校验码。

当我们在写入数据的时候，我们就计算这一页数据的ECC校验码，然后把校验码存储到spare区的特定位置中，在下次读取这一页数据的时候，同样我们也计算ECC校验码，然后与spare区中的ECC校验码比较，如果一致则说明读取的数据正确，如果不一致则不正确。

ECC的算法较为复杂，好在s3c2440能够硬件产生ECC校验码，这样就省去了不少的麻烦事。

s3c2443即可以产生main区的ECC校验码，也可以产生spare区的ECC校验码。

因为K9F1G08U0B是8位IO口，因此s3c2443共产生4个字节的main区ECC码和2个字节的spare区ECC码。

在这里我们规定，在每一页的spare区的第0个地址到第3个地址存储main区ECC，第4个地址和第5个地址存储spare区ECC。

产生ECC校验码的过程为：

在读取或写入哪个区的数据之前，先解锁该区的ECC，以便产生该区的ECC。

在读取或写入完数据之后，再锁定该区的ECC，这样系统就会把产生的ECC码保存到相应的寄存器中。

main区的ECC保存到NFMECC0/1中（因为K9F1G08U0B是8位IO口，因此这里只用到了NFMECC0），spare区的ECC保存到NFSECC中。

对于读操作来说，我们还要继续读取spare区的相应地址内容，已得到上次写操作时所存储的main区和spare区的ECC，并把这些数据分别放入NFMECCD0/1和NFSECCD的相应位置中。

最后我们就可以通过读取NFESTAT0/1（因为K9F1G08U0B是8位IO口，因此这里只用到了NFESTAT0）中的低4位来判断读取的数据是否正确，其中第0位和第1位为main区指示错误，第2位和第3位为spare区指示错误。

1.2写sector的SectorInfo结构数据到sparefield中。

对应于代码的实现部分如下所示：

图3

下面我们来看看这部分是如何格式化nandflash的，先看结构体SectorInfo的定义：

typedefstruct_SectorInfo

{

DWORDdwReserved1;2//Reserved-usedbyFAL，为FAL保留的字节

BYTEbOEMReserved;3//ForusebyOEM，为OEM保留的字节

BYTEbBadBlock;1//IndicatesifblockisBAD，坏块标识

WORDwReserved2;4//Reserved-usedbyFAL，为FAL保留的字节

}SectorInfo,*PSectorInfo;

对这个结构体的初始化代码如下：

图4

我们知道nandflash主要以page（页）为单位进行读写，以block（块）为单位进行擦除。

每一页中又分为main区和spare区，main区用于正常数据的存储，spare区用于存储一些附加信息，如块好坏的标记、块的逻辑地址、页内数据的ECC校验和等。

K9F1G08U0B中关于一页中mainfield和sparefield的结构如下：

图5

下面接下来通过调用函数来把第0到第3个block标识为只读与保留的坏块，如下代码如下：

图6

这里主要是通过调用函数FMD_WriteSector来实现的，这个函数会调用FMD_LB_WriteSector（）

主要部分如下所示：

图7

下面就来看看NAND_LB_WriteSectorInfo的函数体吧

图8

下面合适接着看NAND_LB_WriteSectorInfo函数的后部分

图9

下图是大页面的nandflash一页的结构图：

图10

下图是K9F1G08U0B编程和读状态的操作时序图

图11

1.3调用函数FMD_GetBlockStatus来获取存放eboot之后的所有的blcok的状态

该函数获得nandflash中某一个block的状态。

参数为nandflash的block地址。

由于nandflash中可能有坏块，所以针对nandflash，这个函数首先会检查当前块是否是坏块，这个一般通过读取当前block的第0个page和第1个page的带外数据。

对于小pagenandflash一般是读取第5个byte，对于大pagenandflash一般读取第0个byte，如果不为0xff表示该块是坏块。

当然，至于具体该读哪个byte，最好还是看一下所用nandflash的datasheet，确认一下，不同的厂家可能有所不同。

如果发现该块是坏块，应该返回BLOCK_STATUS_BAD。

如果不是坏块，需要读取这个块的起始扇区的扇区信息。

如果读该扇区信息出错，应该返回BLOCK_STATUS_UNKNOWN，否则，判断独到的信息，返回相应结果。

具体是如何实现的呢，我们先来看函数的调用关系：

FMD_GetBlockStatus（）->FMD_LB_GetBlockStatus（）->FMD_LB_ReadSector（）->NAND_LB_ReadSectorInfo（），主要是通过NAND_LB_ReadSectorInfo函数来实现的，下面就来看看这个函数的内容：

图12

下图是读操作的时序图中的一部分：

图13

接着看NAND_LB_ReadSectorInfo函数的后半部分的实现：

图14

下面接着看ECC_CorrectData函数的实现

图15

下面我们回到FMD_LB_GetBlockStatus函数中来

图16

1.4擦除eboot之后的非坏块

图17

下图是判读K9F1G08U0B某一块为坏块的根据和流程图

图18

下面来看看是如何擦除块的，函数的调用关系是：

FMD_EraseBlock（）->FMD_LB_EraseBlock（），在看FMD_LB_EraseBlock函数之前，先来看看K9F1G08U0B对擦除块的操作时序图

图19

擦除是以块为单位进行的，因此在写地址周期是，只需写两个行周期，在擦除结束前还要判断是否擦除操作成功，FMD_LB_EraseBlock函数体如下：

图20

到此在下载NK.bin之前的格式化动作已经完成。

2.在nandflash上建立BINFS分区，通过USB下载的NK.bin会保存在这个分区中。

代码入下图所示：

图21

这部分的内容见我的另一篇博文：

3.下载NK.bin

至于如何下载可以参考我的博文：

WINCE6.0+S3C2443的启动过程系列博文

一些概念说明：

FAL及FMD做基本定义的說明如下：

FMD（FLASHMediaDriver）可针对特定厂商的Flash作Driven、Read、Write、Erase等动作，实际上去对Flash做读写的操作。

FAL（FLASHAbstractionLayer）：

FileSystem对Flash读写，必須透过此层操作。

而此层则再更加FMD所提供的Interface再对Flash做读写。

NFSECC：

Wheneverdataisreadorwritten,thespareareaECCmodulegeneratesECCparitycodeonregister

NFSECCDisforECCinthesparearea（Usually,theuserwillwritetheECCvaluegeneratedfrommaindataareatoSparearea,whichvaluewillbethesameasNFMECC0/1）andwhichisgeneratedfromthemaindataarea.

NFSECCD（nandflash的spare区ECC寄存器），NFMECCD0/1（nandflash的main区ECC寄存器），NFSECC（nandflash用于IO的ECC寄存器）。

参考链接：

坏块

s3c2440对nandflash的操作（转载）