对NnF的基本操作完整版

HENsystemofficeroom【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】对NnF的基本操作S3C2440对NandFlash操作和电路原理——K9F2G08U0AS3C2440内部集成了一个Nandflash控制器。S3C2440的Nandflash控制器包含了如下的特性：l一个引导启动单元lNandFlash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Nandflashl软件模式：用户可以直接访问NandFlash存储器，此特性可以用于NandFlash存储器的读、擦除和编程。lS3C2440支持8/16位的NandFlash存储器接口总线l硬件ECC生成，检测和指示(软件纠错)。lSteppingstone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NandFlash是Samsung公司的K9F2G08U0A，它是8位的Nandflash。本文只介绍NandFlash的电路原理和NandFlash的读、写、擦除等基本操作，暂不涉及NandFlash启动程序的问题。NandFlash的电路连接如图1所示：图1NandFlash电路原理上图的左边为K9F2G08U0A与2440的连接图，原理方面就不多介绍，去看看datasheet估计就懂得了，右边的部分是S3C2440的Nand控制器的配置。配置引脚NCON，GPG13，GPG14和GPG15用来设置NandFlash的基本信息，Nand控制器通过读取配置引脚的状态获取外接的NandFlash的配置信息，图2是这四个配置引脚的定义：图2Nand控制配置引脚信息由于K9F2G08U0A的总线宽度为8位，页大小为2048字节，需要5个寻址命令，所以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。K9F2G08U0A的存储阵列如图3所示：图3K9F2G08U0A内部存储阵列由上图，我们可以知道：K9F2G08U0A的一页为（2K＋64）字节（2K 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 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。这样算下来一共有2112M位容量，如果只算main区容量则有256M字节（即256M×8位）。图4K9F2G08U0A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规定了用5个周期来实现。第一个周期访问的地址为A0~A7；第二个周期访问的地址为A8~A11，它作用在IO0~IO3上，而此时IO4~IO7必须为低电平；第三个周期访问的地址为A12~A19；第四个周期访问的地址为A20~A27；第五个周期访问的地址为A28，它作用在IO0上，而此时IO1~IO7必须为低电平。前两个周期传输的是列地址，后三个周期传输的是行地址。通过分析可知，列地址是用于寻址页内空间，行地址用于寻址页，如果要直接访问块，则需要从地址A18开始。由于所有的命令、地址和数据全部从8位IO口传输，所以Nandflash定义了一个命令集来完成各种操作。有的操作只需要一个命令（即一个周期）即可，而有的操作则需要两个命令（即两个周期）来实现。K9F2G08U0A的命令说明如图5所示：图5K9F2G08U0A命令表为了方便使用，我们宏定义了K9F2G08U0A的常用命令#defineCMD_READ10x00//页读命令周期1#defineCMD_READ20x30//页读命令周期2#defineCMD_READID0x90//读ID命令#defineCMD_WRITE10x80//页写命令周期1#defineCMD_WRITE20x10//页写命令周期2#defineCMD_ERASE10x60//块擦除命令周期1#defineCMD_ERASE20xd0//块擦除命令周期2#defineCMD_STATUS0x70//读状态命令#defineCMD_RESET0xff//复位#defineCMD_RANDOMREAD10x05//随意读命令周期1#defineCMD_RANDOMREAD20xE0//随意读命令周期2#defineCMD_RANDOMWRITE0x85//随意写命令接下来介绍几个NandFlash控制器的寄存器。NandFlash控制器的寄存器主要有NFCONF（NandFlash配置寄存器），NFCONT（NandFlash控制寄存器），NFCMMD（NandFlash命令集寄存器），NFADDR（NandFlash地址集寄存器），NFDATA（NandFlash数据寄存器），NFMECCD0/1（NandFlash的main区ECC寄存器），NFSECCD（NandFlash的spare区ECC寄存器），NFSTAT（NandFlash操作状态寄存器），NFESTAT0/1（NandFlash的ECC状态寄存器），NFMECC0/1（NandFlash用于数据的ECC寄存器），以及NFSECC（NandFlash用于IO的ECC寄存器）。（1）NFCONF:2440的NFCONF寄存器是用来设置NANDFlash的时序参数TACLS、TWRPH0、TWRPH1。配置寄存器的[3:0]是只读位，用来指示外部所接的NandFlash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，所以[3:0]位状态应该是1110）。（2）NFCONT：用来使能/禁止NANDFlash控制器、使能/禁止控制引脚信号nFCE、初始化ECC。它还有其他功能，在一般的应用中用不到，比如锁定NANDFlash。（3）NFCMMD：对于不同型号的Flash，操作命令一般不一样。参考前面介绍的K9F2G08U0A命令序列。（4）NFADDR:当写这个寄存器时，它将对Flash发出地址信号。只用到低8位来传输，所以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、写此寄存器将启动对NANDFlash的读数据、写数据操作。（6）NFSTAT:只用到位0，用来检测NAND是否准备好。0：busy，1：ready。NFCONF寄存器使用TACLS、TWRPH0、TWRPH1这3个参数来控制NANDFlash信号线CLE/ALE与写控制信号nWE的时序关系，它们之间的关系如图6和图7所示：图6CLE/ALE时序图图7nWE和nRE时序图TACLS为CLE/ALE有效到nWE有效之间的持续时间，TWRPH0为nWE的有效持续时间，TWRPH1为nWE无效到CLE/ALE无效之间的持续时间，这些时间都是以HCLK为单位的。通过查阅K9F2G08U0A的数据手册，我们可以找到并计算与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给出的都是最小时间，2440只要满足它的最小时间即可。TACLS、TWRPH0、TWRPH1这三个变量取值大一些会更保险，在这里，这三个值分别取1，2和0。下面就开始详细介绍K9F2G08U0A的基本操作，包括复位，读ID，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NandFlash片选，我们还需要一些宏定义：#defineNF_nFCE_L(){rNFCONT&=~(1<<1);}#defineNF_CE_L()NF_nFCE_L()//打开nandflash片选#defineNF_nFCE_H(){rNFCONT|=(1<<1);}#defineNF_CE_H()NF_nFCE_H()//关闭nandflash片选#defineNF_RSTECC(){rNFCONT|=(1<<4);}//复位ECC#defineNF_MECC_UnLock(){rNFCONT&=~(1<<5);}//解锁main区ECC#defineNF_MECC_Lock(){rNFCONT|=(1<<5);}//锁定main区ECC#defineNF_SECC_UnLock(){rNFCONT&=~(1<<6);}//解锁spare区ECC#defineNF_SECC_Lock(){rNFCONT|=(1<<6);}//锁定spare区ECCNFSTAT是另一个比较重要的寄存器，它的第0位可以用于判断nandflash是否在忙，第2位用于检测RnB引脚信号：#defineNF_WAITRB(){while(!(rNFSTAT&(1<<0)));}//等待NandFlash不忙#defineNF_CLEAR_RB(){rNFSTAT|=(1<<2);}//清除RnB信号#defineNF_DETECT_RB(){while(!(rNFSTAT&(1<<2)));}//等待RnB信号变高，即不忙NFCMMD，NFADDR和NFDATA分别用于传输命令，地址和数据，为了方便起见，我们可以定义一些宏定义用于完成上述操作：#defineNF_CMD(data){rNFCMD=(data);}//传输命令#defineNF_ADDR(addr){rNFADDR=(addr);}//传输地址#defineNF_RDDATA()（rNFDATA)//读32位数据#defineNF_RDDATA8()(rNFDATA8)//读8位数据#defineNF_WRDATA(data){rNFDATA=(data);}//写32位数据#defineNF_WRDATA8(data){rNFDATA8=(data);}//写8位数据首先，是初始化操作voidrNF_Init(void){rNFCONF=(TACLS<<12)|(TWRPH0<<8)|(TWRPH1<<4)|(0<<0);//初始化时序参数rNFCONT=(0<<13)|(0<<12)|(0<<10)|(0<<9)|(0<<8)|(1<<6)|(1<<5)|(1<<4)|(1<<1)|(1<<0);//非锁定，屏蔽nandflash中断，初始化ECC及锁定main区和spare区ECC，使能nandflash控制器，禁止片选rNF_Reset();//复位芯片}复位操作，写入复位命令staticvoidrNF_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。首先需要写入读ID命令(0x90)，然后再写入0x00地址，并等待芯片就绪，就可以读取到一共五个周期的芯片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staticcharrNF_ReadID(){charpMID;charpDID;charcyc3,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<100;i++);等一段时间//读五个周期的IDpMID=NF_RDDATA8();//厂商ID：0xECpDID=NF_RDDATA8();//设备ID：0xDAcyc3=NF_RDDATA8();//0x10cyc4=NF_RDDATA8();//0x95cyc5=NF_RDDATA8();//0x44NF_nFCE_H();//关闭nandflash片选return(pDID);}下面介绍NandFlash读操作，读操作是以页为单位进行的。如果在读取数据的过程中不进行ECC校验判断，则读操作比较简单，在写入读命令的两个周期之间写入要读取的页地址，然后读取数据即可。如果为了更准确地读取数据，则在读取完数据之后还要进行ECC校验判断，以确定所读取的数据是否正确。在上文中已经介绍过，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。S3C2440既可以产生main区的ECC校验码，也可以产生spare区的ECC校验码。因为K9F2G08U0A是8位IO口，因此S3C2440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K9F2G08U0A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，以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K9F2G08U0A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。下面是一段具体的页读操作程序：U8rNF_ReadPage(U32page_number){U32i,mecc0,secc;NF_RSTECC();//复位ECCNF_MECC_UnLock();//解锁main区ECCNF_nFCE_L();//使能芯片NF_CLEAR_RB();//清除RnBNF_CMD(CMD_READ1);//页读命令周期1，0x00//写入5个地址周期NF_ADDR(0x00);//列地址A0-A7NF_ADDR(0x00);//列地址A8-A11NF_ADDR((page_number)&0xff);//行地址A12-A19NF_ADDR((page_number>>8)&0xff);//行地址A20-A27NF_ADDR((page_number>>16)&0xff);//行地址A28NF_CMD(CMD_READ2);//页读命令周期2，0x30NF_DETECT_RB();//等待RnB信号变高，即不忙for(i=0;i<2048;i++){buf[i]=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2048~2051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)|(mecc0&0xff);rNFMECCD1=((mecc0&0xff000000)>>8)|((mecc0&0xff0000)>>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2052~2055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)<<8)|(secc&0xff);NF_nFCE_H();//关闭nandflash片选//判断所读取到的数据是否正确if((rNFESTAT0&0xf)==0x0)return0x66;//正确elsereturn0x44;//错误}这段程序是把某一页的内容读取到全局变量数组buffer中。该程序的输入参数直接就为K9F2G08U0A的第几页，例如我们要读取第128064页中的内容，可以调用该程序为：rNF_ReadPage(128064)。由于第128064页是第2001块中的第0页（128064＝2001×64＋0），所以为了更清楚地表示页与块之间的关系，也可以写为：rNF_ReadPage(2001*64)。页写操作的大致流程为：在两个写命令周期之间分别写入页地址和数据，当然如果为了保证下次读取该数据时的正确性，还需要把main区的ECC值和spare区的ECC值写入到该页的spare区内。然后我们还需要读取状态寄存器，以判断这次写操作是否正确。下面就给出一段具体的页写操作程序，其中输入参数也是要写入数据到第几页：U8rNF_WritePage(U32page_number){U32i,mecc0,secc;U8stat,temp;temp=rNF_IsBadBlock(page_number>>6);//判断该块是否为坏块if(temp==0x33)return0x42;//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nandflash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A0~A7NF_ADDR(0x00);//列地址A8~A11NF_ADDR((page_number)&0xff);//行地址A12~A19NF_ADDR((page_number>>8)&0xff);//行地址A20~A27NF_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，并保存到全局变量数组ECCBuf中ECCBuf[0]=(U8)(mecc0&0xff);ECCBuf[1]=(U8)((mecc0>>8)&0xff);ECCBuf[2]=(U8)((mecc0>>16)&0xff);ECCBuf[3]=(U8)((mecc0>>24)&0xff);NF_SECC_UnLock();//解锁spare区的ECC//把main区的ECC值写入到spare区的前4个字节地址内，即第2048~2051地址for(i=0;i<4;i++){NF_WRDATA8(ECCBuf[i]);}NF_SECC_Lock();//锁定spare区的ECC值secc=rNFSECC;//读取spare区的ECC校验码//把ECC校验码保存到全局变量数组ECCBuf中ECCBuf[4]=(U8)(secc&0xff);ECCBuf[5]=(U8)((secc>>8)&0xff);//把spare区的ECC值继续写入到spare区的第2052~2053地址内for(i=4;i<6;i++){NF_WRDATA8(ECCBuf[i]);}NF_CMD(CMD_WRITE2);//页写命令周期2delay(1000);//延时一段时间，以等待写操作完成NF_CMD(CMD_STATUS);//读状态命令//判断状态值的第6位是否为1，即是否在忙，该语句的作用与NF_DETECT_RB();相同do{stat=NF_RDDATA8();}while(!(stat&0x40));NF_nFCE_H();//关闭NandFlash片选//判断状态值的第0位是否为0，为0则写操作正确，否则错误if(stat&0x1){temp=rNF_MarkBadBlock(page_number>>6);//标注该页所在的块为坏块if(temp==0x21)return0x43//表示写操作失败，并且在标注该页所在的块为坏块时也失败elsereturn0x44;//写操作失败}elsereturn0x66;//写操作成功}该段程序先判断该页所在的坏是否为坏块，如果是则退出。在最后写操作失败后，还要标注该页所在的块为坏块，其中所用到的函数rNF_IsBadBlock和rNF_MarkBadBlock，我们在后面介绍。我们再 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 一下该程序所返回数值的含义，0x42：表示该页所在的块为坏块；0x43：表示写操作失败，并且在标注该页所在的块为坏块时也失败；0x44：表示写操作失败，但是标注坏块成功；0x66：写操作成功。擦除是以块为单位进行的，因此在写地址周期是，只需写三个行周期，并且要从A18开始写起。与写操作一样，在擦除结束前还要判断是否擦除操作成功，另外同样也存在需要判断是否为坏块以及要标注坏块的问题。下面就给出一段具体的块擦除操作程序：U8rNF_EraseBlock(U32block_number){charstat,temp;temp=rNF_IsBadBlock(block_number);//判断该块是否为坏块if(temp==0x33)return0x42;//是坏块，返回NF_nFCE_L();//打开片选NF_CLEAR_RB();//清RnB信号NF_CMD(CMD_ERASE1);//擦除命令周期1//写入3个地址周期，从A18开始写起NF_ADDR((block_number<<6)&0xff);//行地址A18~A19NF_ADDR((block_number>>2)&0xff);//行地址A20~A27NF_ADDR((block_number>>10)&0xff);//行地址A28NF_CMD(CMD_ERASE2);//擦除命令周期2delay(1000);//延时一段时间NF_CMD(CMD_STATUS);//读状态命令//判断状态值的第6位是否为1，即是否在忙，该语句的作用与NF_DETECT_RB();相同do{stat=NF_RDDATA8();}while(!(stat&0x40));NF_nFCE_H();//关闭NandFlash片选//判断状态值的第0位是否为0，为0则擦除操作正确，否则错误if(stat&0x1){temp=rNF_MarkBadBlock(page_number>>6);//标注该块为坏块if(temp==0x21)return0x43//标注坏块失败elsereturn0x44;//擦除操作失败}elsereturn0x66;//擦除操作成功}该程序的输入参数为K9F2G08U0A的第几块，例如我们要擦除第2001块，则调用该函数为：rNF_EraseBlock(2001)K9F2G08U0A除了提供了页读和页写功能外，还提供了页内地址随意读、写功能。页读和页写是从页的首地址开始读、写，而随意读、写实现了在一页范围内任意地址的读、写。随意读操作是在页读操作后输入随意读命令和页内列地址，这样就可以读取到列地址所指定地址的数据。随意写操作是在页写操作的第二个页写命令周期前，输入随意写命令和页内列地址，以及要写入的数据，这样就可以把数据写入到列地址所指定的地址内。下面两段程序实现了随意读和随意写功能，其中随意读程序的输入参数分别为页地址和页内地址，输出参数为所读取到的数据，随意写程序的输入参数分别为页地址，页内地址，以及要写入的数据。U8rNF_RamdomRead(U32page_number,U32add){NF_nFCE_L();//打开NandFlash片选NF_CLEAR_RB();//清RnB信号NF_CMD(CMD_READ1);//页读命令周期1//写入5个地址周期NF_ADDR(0x00);//列地址A0~A7NF_ADDR(0x00);//列地址A8~A11NF_ADDR((page_number)&0xff);//行地址A12~A19NF_ADDR((page_number>>8)&0xff);//行地址A20~A27NF_ADDR((page_number>>16)&0xff);//行地址A28NF_CMD(CMD_READ2);//页读命令周期2NF_DETECT_RB();//等待RnB信号变高，即不忙NF_CMD(CMD_RANDOMREAD1);//随意读命令周期1//页内地址NF_ADDR((char)(add&0xff));//列地址A0~A7NF_ADDR((char)((add>>8)&0x0f));//列地址A8~A11NF_CMD(CMD_RANDOMREAD2);//随意读命令周期2returnNF_RDDATA8();//读取数据}U8rNF_RamdomWrite(U32page_number,U32add,U8dat){U8temp,stat;NF_nFCE_L();//打开NandFlash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A0~A7NF_ADDR(0x00);//列地址A8~A11NF_ADDR((page_number)&0xff);//行地址A12~A19NF_ADDR((page_number>>8)&0xff);//行地址A20~A27NF_ADDR((page_number>>16)&0xff);//行地址A28NF_CMD(CMD_RANDOMWRITE);//随意写命令//页内地址NF_ADDR((char)(add&0xff));//列地址A0~A7NF_ADDR((char)((add>>8)&0x0f));//列地址A8~A11NF_WRDATA8(dat);//写入数据NF_CMD(CMD_WRITE2);//页写命令周期2delay(1000);//延时一段时间NF_CMD(CMD_STATUS);//读状态命令//判断状态值的第6位是否为1，即是否在忙，该语句的作用与NF_DETECT_RB();相同do{stat=NF_RDDATA8();}while(!(stat&0x40));NF_nFCE_H();//关闭NandFlash片选//判断状态值的第0位是否为0，为0则写操作正确，否则错误if(stat&0x1)return0x44;//失败elsereturn0x66;//成功}下面介绍上文中提到的判断坏块以及标注坏块的那两个程序：rNF_IsBadBlock和rNF_MarkBadBlock。在这里，我们定义在spare区的第6个地址（即每页的第2054地址）用来标注坏块，0x44表示该块为坏块。要判断坏块时，利用随意读命令来读取2054地址的内容是否为0x44，要标注坏块时，利用随意写命令来向2054地址写0x33。下面就给出这两个程序，它们的输入参数都为块地址，也就是即使仅仅一页出现问题，我们也标注整个块为坏块。U8rNF_IsBadBlock(U32block){returnrNF_RamdomRead(block*64,2054);}U8rNF_MarkBadBlock(U32block){U8result;result=rNF_RamdomWrite(block*64,2054,0x33);if(result==0x44)return0x21;//写坏块标注失败elsereturn0x60;//写坏块标注成功}关于NandFlash的基本操作就介绍到这吧