S3C2440对NandFlash的大体操作.docx

1、S3C2440对NandFlash的大体操作S3C2440对Nand Flash操作和电路原理K9F2G08U0AS3C2440内部集成了一个Nand flash操纵器。S3C2440的Nand flash操纵器包括了如下的特性：l 一个引导启动单元l Nand Flash存储器接口，支持8位或16位的每页大小为256字，512字节，1K字和2K字节的Nand flashl 软件模式：用户能够直接访问Nand Flash存储器，此特性能够用于Nand Flash 存储器的读、擦除和编程。l S3C2440支持8/16位的Nand Flash存储器接口总线l 硬件ECC生成，检测和指示(软件纠错

2、)。l Steppingstone接口，支持大/小端模式的按字节/半字/字访问。我用的开发板是天嵌的TQ2440，板子用到的Nand Flash是Samsung公司的K9F2G08U0A，它是8位的Nand flash。本文只介绍Nand Flash的电路原理和Nand Flash的读、写、擦除等大体操作，暂不涉及Nand Flash启动程序的问题。Nand Flash的电路连接如图 1所示：图 1 Nand Flash电路原理上图的左侧为K9F2G08U0A与2440的连接图，原理方面就不多介绍，去看看datasheet估量就明白了，右边的部份是S3C2440的Nand操纵器的配置。配置引脚

3、NCON，GPG13，GPG14和GPG15用来设置Nand Flash的大体信息，Nand操纵器通过读取配置引脚的状态获取外接的Nand Flash的配置信息，图 2是这四个配置引脚的概念：图 2 Nand操纵配置引脚信息 由于K9F2G08U0A的总线宽度为8位，页大小为2048字节，需要5个寻址命令，因此NCON、GPG13和GPG14应该接高电平，GPG15应该接低电平。K9F2G08U0A没有地址或数据总线，只有8个IO口，这8个IO口用于传输命令、地址和数据。K9F2G08U0A要紧以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spar

4、e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。K9F2G08U0A的存储阵列如图 3所示：图 3 K9F2G08U0A内部存储阵列由上图，咱们能够明白：K9F2G08U0A的一页为（2K64）字节（2K表示的是main区容量， 64表示的是spare区容量），它的一块为64页，而整个设备包括了2048个块。如此算下来一共有2112M位容量，假设是只算main区容量那么有256M字节（即256M8位）。图 4 K9F2G08U0A地址序列要实现用8个IO口来要访问这么大的容量，如图 4所示：K9F2G08U0A规定了

5、用5个周期来实现。第一个周期访问的地址为A0A7；第二个周期访问的地址为A8A11，它作用在IO0IO3上，而此刻IO4IO7必需为低电平；第三个周期访问的地址为A12A19；第四个周期访问的地址为A20A27；第五个周期访问的地址为A28，它作用在IO0上，而此刻IO1IO7必需为低电平。前两个周期传输的是列地址，后三个周期传输的是行地址。通过度析可知，列地址是用于寻址页内空间，行地址用于寻址页，假设是要直接访问块，那么需要从地址A18开始。由于所有的命令、地址和数据全数从8位IO口传输，因此Nand flash概念了一个命令集来完成各类操作。有的操作只需要一个命令（即一个周期）即可，而有的

6、操作那么需要两个命令（即两个周期）来实现。K9F2G08U0A的命令说明如图 5所示：图 5 K9F2G08U0A命令表为了方便利用，咱们宏概念了K9F2G08U0A的常常利用命令#define CMD_READ10x00 /页读命令周期1#define CMD_READ20x30 /页读命令周期2#define CMD_READID 0x90 /读ID命令#define CMD_WRITE1 0x80 /页写命令周期1#define CMD_WRITE2 0x10 /页写命令周期2#define CMD_ERASE1 0x60 /块擦除命令周期1#define CMD_ERASE2 0xd0

7、 /块擦除命令周期2#define CMD_STATUS0x70 /读状态命令#define CMD_RESET0xff /复位#define CMD_RANDOMREAD1 0x05 /随意读命令周期1#define CMD_RANDOMREAD2 0xE0 /随意读命令周期2#define CMD_RANDOMWRITE 0x85 /随意写命令接下来介绍几个Nand Flash操纵器的寄放器。Nand Flash操纵器的寄放器要紧有NFCONF（Nand Flash配置寄放器），NFCONT（Nand Flash操纵寄放器），NFCMMD（Nand Flash命令集寄放器），NFADDR（

8、Nand Flash地址集寄放器），NFDATA（Nand Flash数据寄放器），NFMECCD0/1（Nand Flash的main区ECC寄放器），NFSECCD（Nand Flash的spare区ECC寄放器），NFSTAT（Nand Flash操作状态寄放器），NFESTAT0/1（Nand Flash的ECC状态寄放器），NFMECC0/1（Nand Flash用于数据的ECC寄放器），和NFSECC（Nand Flash用于IO的ECC寄放器）。 （1）NFCONF:2440的NFCONF寄放器是用来设置NAND Flash的时序参数TACLS、TWRPH0、TWRPH1。配置寄

9、放器的3:0是只读位，用来指示外部所接的Nand Flash的配置信息，它们是由配置引脚NCON，GPG13，GPG14和GPG15所决定的（比如说K9F2G08U0A的配置为NCON、GPG13和GPG14接高电平，GPG15接低电平，因此3:0位状态应该是1110）。（2）NFCONT：用来使能/禁止NAND Flash操纵器、使能/禁止操纵引脚信号nFCE、初始化ECC。它还有其他功能，在一样的应用顶用不到，比如锁定NAND Flash。（3）NFCMMD：关于不同型号的Flash，操作命令一样不一样。参考前面介绍的K9F2G08U0A命令序列。（4）NFADDR:当写那个寄放器时，它将

10、对Flash发出地址信号。只用到低8位来传输，因此需要分次来写入一个完整的32位地址，K9F2G08U0A的地址序列在图4已经做了详细说明。（5）NFDATA:只用到低8位，读、写此寄放器将启动对NAND Flash的读数据、写数据操作。（6）NFSTAT:只用到位0，用来检测NAND是不是预备好。0：busy，1：ready。NFCONF寄放器利用TACLS、TWRPH0、TWRPH1这3个参数来操纵NAND Flash信号线CLE/ALE与写操纵信号nWE的时序关系，它们之间的关系如图6和图7所示：图6 CLE/ALE时序图图7 nWE和nRE时序图 TACLS为CLE/ALE有效到nWE

11、有效之间的持续时刻，TWRPH0为nWE的有效持续时刻，TWRPH1为nWE无效到CLE/ALE无效之间的持续时刻，这些时刻都是以HCLK为单位的。通过查阅K9F2G08U0A的数据手册，咱们能够找到并计算与S3C2440相对应的时序：K9F2G08U0A中的Twp与TWRPH0相对应，Tclh与TWRPH1相对应， TACLS应该是与Tcls相对应。K9F2G08U0A给出的都是最小时刻， 2440只要知足它的最小时刻即可。TACLS、TWRPH0、TWRPH1这三个变量取值大一些会更保险，在那个地址，这三个值别离取1，2和0。下面就开始详细介绍K9F2G08U0A的大体操作，包括复位，读I

12、D，页读、写数据，随意读、写数据，块擦除等。为了更好地应用ECC和使能Nand Flash片选，咱们还需要一些宏概念：#define NF_nFCE_L()rNFCONT &= (11); #define NF_CE_L()NF_nFCE_L()/打开nandflash片选#define NF_nFCE_H()rNFCONT |= (11); #define NF_CE_H() NF_nFCE_H() /关闭nandflash片选#define NF_RSTECC()rNFCONT |= (14); /复位ECC#define NF_MECC_UnLock()rNFCONT &= (15);

13、/解锁main区ECC#define NF_MECC_Lock()rNFCONT |= (15); /锁定main区ECC#define NF_SECC_UnLock() rNFCONT &= (16); /解锁spare区ECC#define NF_SECC_Lock()rNFCONT |= (16); /锁定spare区ECCNFSTAT是另一个比较重要的寄放器，它的第0位能够用于判定nandflash是不是在忙，第2位用于检测RnB引脚信号：#define NF_WAITRB() while(!(rNFSTAT & (10) ) ); /等待Nand Flash不忙#define NF_

14、CLEAR_RB()rNFSTAT |= (12); /清除RnB信号#define NF_DETECT_RB()while(!(rNFSTAT&(12); /等待RnB信号变高，即不忙NFCMMD，NFADDR和NFDATA别离用于传输命令，地址和数据，为了方便起见，咱们能够概念一些宏概念用于完成上述操作：#define NF_CMD(data) rNFCMD = (data); /传输命令#define NF_ADDR(addr)rNFADDR = (addr); /传输地址#define NF_RDDATA() （rNFDATA) /读32位数据#define NF_RDDATA8()(

15、rNFDATA8)/读8位数据#define NF_WRDATA(data)rNFDATA = (data); /写32位数据#define NF_WRDATA8(data) rNFDATA8 = (data); /写8位数据第一，是初始化操作void rNF_Init(void)rNFCONF = (TACLS12)|(TWRPH08)|( TWRPH14)|(00); /初始化时序参数rNFCONT = (013)|(012)|(010)|(09)|(08)|(16)|(15)|(14)|(11)|(10); /非锁定，屏蔽nandflash中断，初始化ECC及锁定main区和spare区

16、ECC，使能nandflash操纵器，禁止片选rNF_Reset(); /复位芯片复位操作，写入复位命令static void rNF_Reset()NF_CE_L();/打开nandflash片选NF_CLEAR_RB();/清除RnB信号NF_CMD(CMD_RESET); /写入复位命令NF_DETECT_RB();/等待RnB信号变高，即不忙NF_CE_H();/关闭nandflash片选读取K9F2G08U0A芯片ID的操作如下：时序图在datasheet的figure18。第一需要写入读ID命令(0x90)，然后再写入0x00地址，并等待芯片就绪，就能够够够读取到一共五个周期的芯片

17、ID，第一个周期为厂商ID，第二个周期为设备ID，第三个周期至第五个周期包括了一些具体的该芯片信息，函数如下static char rNF_ReadID() char pMID; char pDID; char cyc3, cyc4, cyc5; NF_nFCE_L();/打开nandflash片选 NF_CLEAR_RB();/清RnB信号 NF_CMD(CMD_READID);/读ID命令 NF_ADDR(0x0); /写0x00地址 for ( i = 0; i 8) & 0xff); /行地址A20-A27NF_ADDR(page_number 16) & 0xff); /行地址A28

18、NF_CMD(CMD_READ2); /页读命令周期2，0x30 NF_DETECT_RB(); /等待RnB信号变高，即不忙 for (i = 0; i 2048; i+) bufi = NF_RDDATA8(); /读取一页数据内容NF_MECC_Lock();/锁定main区ECC值NF_SECC_UnLock();/解锁spare区ECC/读spare区的前4个地址内容，即第20482051地址，这4个字节为main区的ECCmecc0=NF_RDDATA(); /把读取到的main区的ECC校验码放入NFMECCD0/1的相应位置内rNFMECCD0=(mecc0&0xff00)8)

19、|(mecc0 & 0xff0 000)16); NF_SECC_Lock();/锁定spare区的ECC值/继续读spare区的4个地址内容，即第20522055地址，其中前2个字节为spare区的ECC值secc=NF_RDDATA(); /把读取到的spare区的ECC校验码放入NFSECCD的相应位置内rNFSECCD=(secc&0xff00)6); /判定该块是不是为坏块if(temp = 0x33)return 0x42; /是坏块，返回NF_RSTECC(); /复位ECC使能ECCNF_MECC_UnLock();/解锁main区的ECCNF_nFCE_L();/打开nand

20、flash片选NF_CLEAR_RB(); /清RnB信号NF_CMD(CMD_WRITE1); /页写命令周期1/写入5个地址周期NF_ADDR(0x00);/列地址A0A7NF_ADDR(0x00); /列地址A8A11NF_ADDR(page_number) & 0xff);/行地址A12A19NF_ADDR(page_number 8) & 0xff); /行地址A20A27NF_ADDR(page_number 16) & 0xff); /行地址A28for (i = 0; i 2048; i+)/写入一页数据NF_WRDATA8(char)(i+6); NF_MECC_Lock();/锁定main区的ECC值mecc0=rNFMECC0; /读取main区的ECC校验码/把ECC校验码由字型转换为字节型，并保留到全局变量数组ECC