Nand Flash的读写操作

NandFlash的读写操作

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nand flash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 = 32page

1 page = 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1st half 和2sd half，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)= 69206016 Bytes = 66 MB

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) = 67108864 Bytes = 64 MB 由上图所示，1个Page总共由528 Bytes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0 Byte ，第1行为第1 Byte，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Data Field和Spare Field，其中Spare Field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Data Field，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Data Field的数据，而Read2则是用于读取Spare Field的数据。对于Nand Flash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Spare Field）

Nand Flash的寻址

Nand Flash的地址寄存器把一个完整的Nand Flash地址分解成Column Address与Page Address.进行寻址。

Column Address: 列地址。Column Address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。

Page Address：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Nand Flash地址src_addr时我们可以这样分解出Column Address和Page Address

column_addr = src_addrQ2; // column address page_address = (src_addr>>9); // page address

也可以这么认为，一个Nand Flash地址的A0~A7是它的column_addr，A9~A25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

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/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 Column Address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2nd half开始读取 NF_ADDR=column_addr&0xff; 1st Cycle

NF_ADDR=page_address&0xff; 2nd.Cycle NF_ADDR=(page_address>>8)&0xff; 3rd.Cycle NF_ADDR=(page_address>>16)&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 A8 1 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。 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=(1<<15)|(1<<14)|(1<<13)|(1<<12)|(1<<11)|(TACLS<<8)|(TWRPH0<<4)|(TWRPH1<<0);

这一行代码是对NandFlash的控制寄存器进行初始化配置,rNFCONF是Nand Flash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Nand Flash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_addrQ2; page_address=(src_addr>>9);

我们可得出column_addr=5000Q2=392 page_address=(5000>>9)=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=5000Q2; >page_address=(5000>>9);

NF_CMD=0x01; 从2nd half开始读取 NF_ADDR= column_addr &0xff; 1st Cycle NF_ADDR=page_address&0xff; 2nd.Cycle NF_ADDR=(page_address>>8)&0xff; 3rd.Cycle NF_ADDR=(page_address>>16)&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;i<512;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：

/*

www.another-prj.com

author: caiyuqing

本代码只属于交流学习，不得用于商业开发 */

#include \#include \

static unsigned char seBuf[16]={0xff};

//-------------------------------------------------------------------------------------- unsigned short nf_checkId(void) {

int i;

unsigned short id;

NF_nFCE_L(); //chip enable

NF_CMD(0x90); //Read ID NF_ADDR(0x0);

for(i=0;i<10;i++); //wait tWB(100ns)

id=NF_RDDATA()<<8; // Maker code(K9S1208V:0xec) id|=NF_RDDATA(); // Devide code(K9S1208V:0x76)

NF_nFCE_H(); //chip enable

return id; }

//-------------------------------------------------------------------------------------- static void nf_reset(void) {

int i;

NF_nFCE_L(); //chip enable

NF_CMD(0xFF); //reset command for(i=0;i<10;i++); //tWB = 100ns. NF_WAITRB(); //wait 200~500us; NF_nFCE_H(); //chip disable }

//-------------------------------------------------------------------------------------- void nf_init(void) {

rNFCONF=(1<<15)|(1<<14)|(1<<13)|(1<<12)|(1<<11)|(TACLS<<8)|(TWRPH0<<4)|(TWRPH1<<0);

// 1 1 1 1 1 xxx r xxx, r xxx // En r r ECCR nFCE=H tACLS tWRPH0 tWRPH1 nf_reset(); }

//--------------------------------------------------------------------------------------

void nf_read(unsigned int src_addr,unsigned char *desc_addr,int size) {

int i;

unsigned int column_addr = src_addr % 512; // column address unsigned int page_address = (src_addr >> 9); // page addrress unsigned char *buf = desc_addr;

while((unsigned int)buf < (unsigned int)(desc_addr) + size) {

NF_nFCE_L(); // enable chip

/*NF_ADDR和NF_CMD为nand_flash的地址和命令寄存器的解引用*/ if(column_addr > 255) // 2end halft

NF_CMD(0x01); // Read2 command. cmd 0x01: Read command(start from 2end half page) else

NF_CMD(0x00); // 1st halft?

NF_ADDR(column_addr & 0xff); // Column Address NF_ADDR(page_address & 0xff); // Page Address NF_ADDR((page_address >> 8) & 0xff); // ... NF_ADDR((page_address >> 16) & 0xff); // ..

for(i = 0; i < 10; i++); // wait tWB(100ns)/////?????? NF_WAITRB(); // Wait tR(max 12us)

// Read from main area

for(i = column_addr; i < 512; i++) {

*buf++= NF_RDDATA(); }

NF_nFCE_H(); // disable chip column_addr = 0; page_address++; }

return ; }

for(i = 0; i < 10; i++); // wait tWB(100ns)/////?????? NF_WAITRB(); // Wait tR(max 12us)

// Read from main area

for(i = column_addr; i < 512; i++) {

*buf++= NF_RDDATA(); }

NF_nFCE_H(); // disable chip column_addr = 0; page_address++; }

return ; }

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/apmo.html