嵌入式学习-uboot-lesson12-NandFlash相关
2016-07-06 12:37
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一、NandFlash原理解析
1.NandFlash简介
根据物理结构上的区别,NandFlash主要分为如下两类:•SLC (Single Level Cell): 单层式存储
•MLC (Multi Level Cell): 多层式存储
SLC在存储格上只存一位数据，而MLC则存放两位数据。
SLC的访问速度比MLC快3倍，SLC能进行10万次的擦写，MLC能进行1万次，MLC功耗比SLC高15%左右
2.访问方式
NANDFlash在地址空间以外，采用独立编址的方式，不同于内存的非独立编址。根据其原理图可以得知，
一共有8个数据端口DATA0 ~ DATA7，这8个数据端口，需要传递地址、命令、数据。通过寄存器控制这8个端口，实现不同的功能。
3.构成
从上图可以看到，一共有4096个block，每个block又划分为128pages，每一页的4K存放数据，218B存放校验码。
存储单元的构成：
从上图可以看到，存储单元可以被划分为行地址和列地址。
通过行地址可以找到某个页，通过列地址则是找到偏移，扎到存储单元。
4.信号引脚
1. CLE(Command Latch Enable): 命令锁存允许
2. ALE(Address Lactch Enable): 地址锁存允许
3. CE:芯片选择
4. RE:读允许
5. WE:写允许
6. WP:在写或擦除期间，提供写保护
7. R/B:读/忙
二、NandFlash读操作
1.读取的方式
页读：把整个页都读出来，需要提供页地址随机读：读取页中某一个单元格的地址，需要提供页地址和列地址
本次是使用页读的方式
其流程如下：
2.页读操作
2.1流程
根据上面的图，看I/Ox的执行顺序，便得到页读的主要流程：1.发送命令0x00
2.address 发送行地址
3.address 发送列地址
4.发送0x30命令
当发送0x30之后，发现RB信号处于忙的状态，因此需要等待一段时间，使其处于等待的状态。
5.等待RB信号
6读取数据
在等待RB信号之前，需要对RB信号做一个初始化的操作，即清除工作，因此需要补充一个，即
0.清除RB信号
然后在操作nandflash之前，需要选中nandflash芯片
0.选中nandflash芯片
综合以上流程，得到页读的总体流程：
1.选中nandflash芯片
2.清除RB信号
3.发送命令0x00
4.address 发送行地址
5.address 发送列地址
6.发送0x30命令
7.等待RB信号
8.读取数据
9.取消选中nandflash芯片
2.2编程实现
1.选中nandflash芯片使能nandflash片选信号，根据下面的图可知，将NFCONT 的第一位置0即可
#define NFCONT (*((volatile unsigned long*)0x70200004)) NFCONT &= ~(1<<1);
2.清除RB信号
在等待RB信号之前，需要对RB信号做一个初始化的操作，即清除工作
#define NFSTAT (*((volatile unsigned char*)0x70200028)) NFSTAT |= (1<<4);
3.发送命令0x00
#define NFCMMD (*((volatile unsigned char*)0x70200008))
nand_cmd(0x00);
void nand_cmd(unsigned char cmd)
{
NFCMMD = cmd;
}4.address 发送列地址
没有偏移，因此两个列地址都为0
从上图可以看到，两个列地址，三个行地址
#define NFADDR (*((volatile unsigned char*)0x7020000c)) //地址寄存器
nand_addr(0x00);
nand_addr(0x00);
void nand_addr(unsigned char addr)
{
NFADDR = addr;
}5.address 发送行地址
一共8个数据IO,因此8位发送一次，
#define NFADDR (*((volatile unsigned char*)0x7020000c)) nand_addr(addr&0xff); nand_addr((addr >>8 ) & (0xff)); nand_addr((addr >>16 ) & (0xff));
6.发送0x30命令
nand_cmd(0x30);
7.等待RB信号
如果这一位没有为1，说明没有处于空闲状态，所以要等其为1
while(!(NFSTAT & 0x1));
8.读取数据
读一个页的大小，为4KB
//读取数据
for(i = 0; i<1024*4; i++) //4KB
{
buff[i] = NFDATA;
}
9.取消选中nandflash芯片
#define NFCONT (*((volatile unsigned long*)0x70200004)) NFCONT |= (1<<1);
3.初始化操作
初始化就是 对上面两个寄存器进行初始化。
因此其流程为：
1.初始化NFCONF
2.初始化NFCONT
3.复位
1.初始化NFCONF
初始化NFCONF 主要是对上面的三个寄存器进行设置。
根据上面两幅图，可以算出三个寄存器的值
#define TACLS 1 #define TWRPH0 2 #define TWRPH1 1 /* HCLK的频率为100MHZ，周期就为10ns TACLS > 0 ns TWRPH0 > 15ns TWRPH1 > 5ns TACLS的值 = HCLK x TACLS > 0ns TWRPH0的值 = HCLK x (TWRPH0 + 1) > 15ns TWRPH1的值 = HCLK x (TWRPH1 +1) > 5ns */ NFCONF |= (TACLS<<12)|(TWRPH0<<8)|(TWRPH1<<4);
2.初始化NFCONT
NFCONT = 1 | (1<<1);
3.复位
如上图，等待RB信号从低到高，便是reset成功。
其流程为：
1.选中
select_ship();
2.清除RnB
clean_RnB();
3.发出复位信号
nand_cmd(0xff);
4.等待就绪
wait_RnB();
5.取消选中
diselect_ship();
4.测试
对上面写的代码进行测试，主要 是通过内存拷贝来验证。
void nand_to_ram(unsigned long start_addr,unsigned char* sdram_addr,int size)
{
/* i为页号、sdram_addr为内存中的位置、size拷贝数据的大小 */
int i;
/*
S3C6410启动时拷贝的8K代码不是存储在Nand flash的第一页上，
而是存储在Nand flash的前4页上，每页2K，总共8K，
*/
for (i = 0; i < 4; i++, sdram_addr+=2048)
{
NF_PageRead(i,sdram_addr);
}
size -= 1024*8;
for( i=4; size>0;)
{
NF_PageRead(i,sdram_addr);
size -= 4096; //每拷贝一次就减少4KB
sdram_addr += 4096;
i++;
}
}贴上nand.c全部代码：
/********************************************
*file name: nand.c
*author : stone
*date : 2016.7.3
*function : nandflash相关操作
*********************************************/
#define NFCONT (*((volatile unsigned long*)0x70200004)) //控制寄存器
#define NFSTAT (*((volatile unsigned char*)0x70200028)) //NAND 状态寄存器
#define NFCMMD (*((volatile unsigned char*)0x70200008)) //命令寄存器
#define NFADDR (*((volatile unsigned char*)0x7020000c)) //地址寄存器
#define NFDATA (*((volatile unsigned char*)0x70200010)) //数据寄存器
#define NFCONF (*((volatile unsigned long*)0x70200000)) //配置寄存器
/* 设置时间参数 */
#define TACLS 1
#define TWRPH0 2
#define TWRPH1 1
void select_ship(void)
{
NFCONT &= ~(1<<1);
}
void diselect_ship(void)
{
NFCONT |= (1<<1);
}
void clean_RnB()
{
NFSTAT |= (1<<4);
}
void nand_cmd(unsigned char cmd)
{
NFCMMD = cmd;
}
void nand_addr(unsigned char addr)
{
NFADDR = addr;
}
void wait_RnB(void)
{
while(!(NFSTAT & (0x1<4)));
}
void nand_reset(void)
{
/* 选中 */
select_ship();
/* 清除RnB */
clean_RnB();
/* 发出复位信号 */
nand_cmd(0xff);
/* 等待就绪 */
wait_RnB();
/* 取消选中 */
diselect_ship();
}
void nand_init(void)
{
//初始化NFCONF
/*
HCLK的频率为100MHZ，周期就为10ns
TACLS > 0 ns
TWRPH0 > 15ns
TWRPH1 > 5ns
TACLS的值 = HCLK x TACLS > 0ns
TWRPH0的值 = HCLK x (TWRPH0 + 1) > 15ns
TWRPH1的值 = HCLK x (TWRPH1 +1) > 5ns
*/
//NFCONF &= ~((7<<12)|(7<<8)|(7<<4));
NFCONF |= (TACLS<<12)|(TWRPH0<<8)|(TWRPH1<<4);
//初始化NFCONT
NFCONT = 1 | (1<<1);
//复位
nand_reset();
}
void NF_PageRead(unsigned long addr,unsigned char* buff)
{
int i;
//选中nandflash芯片
select_ship();
//清除RNB信号
clean_RnB();
//发送命令0x00
nand_cmd(0x00);
//发送列地址
nand_addr(0x00); nand_addr(0x00);
//发送行地址
nand_addr(addr&0xff);
nand_addr((addr >>8 ) & (0xff));
nand_addr((addr >>16 ) & (0xff));
//发送命令0x30
nand_cmd(0x30);
//等待R/B信号
wait_RnB();
//读取数据
for(i = 0; i<1024*4; i++) //4KB
{
buff[i] = NFDATA;
}
//取消选中nandflash芯片
diselect_ship();
}
void nand_to_ram(unsigned long start_addr,unsigned char* sdram_addr,int size) { /* i为页号、sdram_addr为内存中的位置、size拷贝数据的大小 */ int i; /* S3C6410启动时拷贝的8K代码不是存储在Nand flash的第一页上， 而是存储在Nand flash的前4页上，每页2K，总共8K， */ for (i = 0; i < 4; i++, sdram_addr+=2048) { NF_PageRead(i,sdram_addr); } size -= 1024*8; for( i=4; size>0;) { NF_PageRead(i,sdram_addr); size -= 4096; //每拷贝一次就减少4KB sdram_addr += 4096; i++; } }
三、NandFlash写操作
NandFlah写操作和读操作一样，也分为两种按页写，随机写本次使用页写的方式
流程如下：
1）.使用按页写方式。
看上图，可得出流程：
1.发送命令0x80
2.发送列地址（2个周期）
3.发送行地址（3个周期）
4.写入数据
5.发送命令10
6.等待RnB
7.发送命令70
8.读取写入结果
和读操作一样，也需要选中flash芯片和清除RB,因此其最后流程为：
1.选中flash芯片
2.清除RnB
3.发送命令0x80
4.发送列地址（2个周期）
5.发送行地址（3个周期）
6.写入数据
7.发送命令10
8.等待RnB
9.发送命令70
10.读取写入结果
11.取消选中flash芯片
编程实现：
1.选中flash芯片select_ship();
2.清除RnB
clean_RnB();
3.发送命令0x80
nand_cmd(0x80);
4.发送列地址（2个周期）
nand_addr(0x00); nand_addr(0x00);
5.发送行地址（3个周期）
nand_addr(addr&0xff); nand_addr((addr >>8 ) & (0xff)); nand_addr((addr >>16 ) & (0xff));
6.写入数据
for(i=0;i<1024*4;i++)
{
NFDATA = buff[i];
}
7.发送命令10
nand_cmd(0x10);
8.等待RnB
wait_RnB();
9.发送命令70
nand_cmd(0x70);
10.读取写入结果
ret = NFDATA;
11.取消选中flash芯片
diselect_ship();
2).擦除工作
在写入数据之前，需要对其进行擦除工作，擦除的时候会把这个页所在的块全部擦除。
1.选中flash芯片
select_ship();
2.清除RnB
clean_RnB();
3.发送命令60
nand_cmd(0x60);
4.发送行地址（3个周期）
nand_addr(addr&0xff); nand_addr((addr >>8 ) & (0xff)); nand_addr((addr >>16 ) & (0xff));
5.发送命令D0
nand_cmd(0xD0);
6.等待RnB
wait_RnB();
7.发送命令70
nand_cmd(0x70);
8.读取擦除结果
ret = NFDATA;
9.取消选中flash芯片
diselect_ship();
3）测试
测试时采用LED亮灭的方式进行验证。NF_Erase(128*1+1); //第128+1页 buf[0] = 100; NF_WritePage(128*1+1,buf); buf[0] = 10; NF_PageRead(128*1+1,buf); if( buf[0] == 100 ) led_off();
贴上代码，仅供参考：
nand.c
/********************************************
*file name: nand.c
*author : stone
*date : 2016.7.3
*function : nandflash相关操作
*********************************************/
#define NFCONT (*((volatile unsigned long*)0x70200004)) //控制寄存器
#define NFSTAT (*((volatile unsigned char*)0x70200028)) //NAND 状态寄存器
#define NFCMMD (*((volatile unsigned char*)0x70200008)) //命令寄存器
#define NFADDR (*((volatile unsigned char*)0x7020000c)) //地址寄存器
#define NFDATA (*((volatile unsigned char*)0x70200010)) //数据寄存器
#define NFCONF (*((volatile unsigned long*)0x70200000)) //配置寄存器
/* 设置时间参数 */
#define TACLS 1
#define TWRPH0 2
#define TWRPH1 1
void select_ship(void)
{
NFCONT &= ~(1<<1);
}
void diselect_ship(void)
{
NFCONT |= (1<<1);
}
void clean_RnB()
{
NFSTAT |= (1<<4);
}
void nand_cmd(unsigned char cmd)
{
NFCMMD = cmd;
}
void nand_addr(unsigned char addr)
{
NFADDR = addr;
}
void wait_RnB(void)
{
while(!(NFSTAT & (0x1<4)));
}
void nand_reset(void)
{
/* 选中 */
select_ship();
/* 清除RnB */
clean_RnB();
/* 发出复位信号 */
nand_cmd(0xff);
/* 等待就绪 */
wait_RnB();
/* 取消选中 */
diselect_ship();
}
void nand_init(void)
{
//初始化NFCONF
/*
HCLK的频率为100MHZ，周期就为10ns
TACLS > 0 ns
TWRPH0 > 15ns
TWRPH1 > 5ns
TACLS的值 = HCLK x TACLS > 0ns
TWRPH0的值 = HCLK x (TWRPH0 + 1) > 15ns
TWRPH1的值 = HCLK x (TWRPH1 +1) > 5ns
*/
//NFCONF &= ~((7<<12)|(7<<8)|(7<<4));
NFCONF |= (TACLS<<12)|(TWRPH0<<8)|(TWRPH1<<4);
//初始化NFCONT
NFCONT = 1 | (1<<1);
//复位
nand_reset();
}
void NF_PageRead(unsigned long addr,unsigned char* buff)
{
int i;
//选中nandflash芯片
select_ship();
//清除RNB信号
clean_RnB();
//发送命令0x00
nand_cmd(0x00);
//发送列地址
nand_addr(0x00); nand_addr(0x00);
//发送行地址
nand_addr(addr&0xff);
nand_addr((addr >>8 ) & (0xff));
nand_addr((addr >>16 ) & (0xff));
//发送命令0x30
nand_cmd(0x30);
//等待R/B信号
wait_RnB();
//读取数据
for(i = 0; i<1024*4; i++) //4KB
{
buff[i] = NFDATA;
}
//取消选中nandflash芯片
diselect_ship();
}
void nand_to_ram(unsigned long start_addr,unsigned char* sdram_addr,int size) { /* i为页号、sdram_addr为内存中的位置、size拷贝数据的大小 */ int i; /* S3C6410启动时拷贝的8K代码不是存储在Nand flash的第一页上， 而是存储在Nand flash的前4页上，每页2K，总共8K， */ for (i = 0; i < 4; i++, sdram_addr+=2048) { NF_PageRead(i,sdram_addr); } size -= 1024*8; for( i=4; size>0;) { NF_PageRead(i,sdram_addr); size -= 4096; //每拷贝一次就减少4KB sdram_addr += 4096; i++; } }
//在写之前必须要擦除
int NF_Erase(unsigned long addr)
{
int ret;
//选中flash芯片
select_ship();
//清除RnB
clean_RnB();
//发送命令60
nand_cmd(0x60);
//发送行地址（3个周期）
nand_addr(addr&0xff);
nand_addr((addr >>8 ) & (0xff));
nand_addr((addr >>16 ) & (0xff));
//发送命令D0
nand_cmd(0xD0);
//等待RnB
wait_RnB();
//发送命令70
nand_cmd(0x70);
//读取擦除结果
ret = NFDATA;
//取消选中flash芯片
diselect_ship();
return ret;
}
int NF_WritePage(unsigned long addr,unsigned char* buff)
{
int ret,i;
//选中flash芯片
select_ship();
//清除RnB
clean_RnB();
//发送命令80
nand_cmd(0x80);
//发送列地址（2个周期）
nand_addr(0x00); nand_addr(0x00);
//发送行地址（3个周期）
nand_addr(addr&0xff);
nand_addr((addr >>8 ) & (0xff));
nand_addr((addr >>16 ) & (0xff));
//写入数据
for(i=0;i<1024*4;i++)
{
NFDATA = buff[i];
}
//发送命令10
nand_cmd(0x10);
//等待RnB
wait_RnB();
//发送命令70
nand_cmd(0x70);
//读取写入结果
ret = NFDATA;
//取消选中flash芯片
diselect_ship();
return ret;
}
main.c
/********************************************
*file name: main.c
*author : stone
*date : 2016.7.3
*function : 总程序
*********************************************/
int gboot_main()
{
/*mmu 初始化，暂时不用*/
#ifdef MMU_ON
mmu_init();
#endif
/*led初始化*/
led_init();
/*中断初始化*/
init_irq();
/*按键初始化*/
button_init();
led_on();
NF_Erase(128*1+1); //第128+1页
buf[0] = 100;
NF_WritePage(128*1+1,buf);
buf[0] = 10;
NF_PageRead(128*1+1,buf);
if( buf[0] == 100 )
led_off();
while(1);
return 0;
}菜鸟一枚，如有错误，多多指教。。。
内容来自用户分享和网络整理，不保证内容的准确性，如有侵权内容，可联系管理员处理 
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