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NandFlash学习

title: NandFlash学习
tags: ARM
date: 2018-10-27 20:18:48:59

NandFlash学习

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概述

NAND是公用数据线和地址线的，所以是需要命令操作的
NAND和其他内存接口公用数据线，所以需要片选信号
NAND有位反转，所以内部存在OOB（out of bank），这个一般无需cpu处理.,同时存在坏块，使用ecc处理

原理图（K9F2G08U0C）

mark

启动的引脚配置

mark

命令概述

mark

操作概述

mark

具体的操作时序，这个手册好评，短小好找

mark

比如读操作

mark

根据这个图就可以大致看出电平应该怎样，再查找时序图，基本就清楚了

mark

地址信号操作，256M需要地址线=256*1024*1024*8=2^8*2^20=2^28也就是28个地址线

mark

Uboot下操作体验

上述的操作，对于MCU来说就更简单了，读写相关寄存器即可.

mark

	NAND FLASH	S3C2440
发命令	选中芯片->CLE设为高电平输出命令值->在DATA0~DATA7上->发出一个写脉冲	NFCONT的bit1设为0,->NFCMMD=命令值
发地址	选中芯片->ALE设为高电平->在DATA0~DATA7上输出地址值->发出一个写脉冲	NFCONT的bit1设为0,->NFADDR=地址值
发数据	选中芯片->ALE,CLE设为低电平-> 在DATA0~DATA7上输出数据值->发出一个写脉冲	NFCONT的bit1设为0,->NFDATA=数据值
读数据	选中芯片->发出读脉冲->读DATA0~DATA7的数据	NFCONT的bit1设为0,->val=NFDATA

读ID

S3C2440	u-boot
选中	NFCONT的bit1设为0	md.l 0x4E000004 1; mw.l 0x4E000004 1
发出命令0x90	NFCMMD=0x90	mw.b 0x4E000008 0x90
发出地址0x00	NFADDR=0x00	mw.b 0x4E00000C 0x00
读数据得到0xEC	val=NFDATA	md.b 0x4E000010 1
读数据得到device code	val=NFDATA	md.b 0x4E000010 1
退出读ID的状态	NFCMMD=0xff	mw.b 0x4E000008 0xff


Enter your selection: q
OpenJTAG> md.l 0x4E000004 1
4e000004: 00000003    ....
OpenJTAG> mw.l 0x4E000004 1
OpenJTAG> mw.b 0x4E000008 0x90
OpenJTAG> mw.b 0x4E00000C 0x00
OpenJTAG> md.b 0x4E000010 1
4e000010: ec    .
OpenJTAG> md.b 0x4E000010 1
4e000010: da    .
OpenJTAG> md.b 0x4E000010 1
4e000010: 10    .
OpenJTAG> md.b 0x4E000010 1
4e000010: 95 
OpenJTAG> md.l 0x4E000010 1
4e000010: 44    D
OpenJTAG> mw.b 0x4E000008 0xff

读数据

uboot可以使用 nand dump 0 读取nand的内容

mark

S3C2440	u-boot
选中	NFCONT的bit1设为0	md.l 0x4E000004 1; mw.l 0x4E000004 1
发出命令0x00	NFCMMD=0x00	mw.b 0x4E000008 0x00
发出地址0x00	NFADDR=0x00	mw.b 0x4E00000C 0x00
发出地址0x00	NFADDR=0x00	mw.b 0x4E00000C 0x00
发出地址0x00	NFADDR=0x00	mw.b 0x4E00000C 0x00
发出地址0x00	NFADDR=0x00	mw.b 0x4E00000C 0x00
发出地址0x00	NFADDR=0x00	mw.b 0x4E00000C 0x00
发出命令0x30	NFCMMD=0x30	mw.b 0x4E000008 0x30
读数据得到0x17	val=NFDATA	md.b 0x4E000010 1
读数据得到0x00	val=NFDATA	md.b 0x4E000010 1
读数据得到0x00	val=NFDATA	md.b 0x4E000010 1
读数据得到0xea	val=NFDATA	md.b 0x4E000010 1
退出读状态	NFCMMD=0xff	mw.b 0x4E000008 0xff

OpenJTAG> mw.b 0x4E000008 0xff
OpenJTAG> mw.l 0x4E000004 1
OpenJTAG> mw.b 0x4E000008 0x00
OpenJTAG> mw.b 0x4E00000C 0x00
OpenJTAG> mw.b 0x4E00000C 0x00
OpenJTAG> mw.b 0x4E00000C 0x00
OpenJTAG> mw.b 0x4E00000C 0x00
OpenJTAG> mw.b 0x4E00000C 0x00
OpenJTAG> mw.b 0x4E000008 0x30
OpenJTAG> md.b 0x4E000010 1
4e000010: 17    .
OpenJTAG> md.b 0x4E000010 1
4e000010: 00    .
OpenJTAG> md.b 0x4E000010 1
4e000010: 00    .

ID与地址编码

mark

使用uboot读到的是EC-DA-10-95-44对比下第四字节的95与15，也就是手册上写的是15=50ns/30ns，芯片读出来是95=25ns

Internal Chip Number =1
Number of
Simultaneously
Programmed Pages =2
Page Size=2kb
Block Size=128kb，所以1个block有128/2=64page
Redundant Area Size=16
Serial Access Minimum= 25ns
Plane Number=2
Plane Size=1Gb

最小擦除的单位是1个block=128k

内部的组织结构可以参考 K9F2G08UXA的数据手册

mark

小结

发送地址addr的时候，先发col低地址也就是页内地址，再发高地址也就是第几个page.地址本身也还是先发送低位，也就是说col有2字节，先发低字节.

int page = addr / 2048;
int col  = addr & (2048 - 1);//相当于addr%2048

/* 发出地址 */
/* col addr */
nand_addr_byte(col & 0xff);
nand_addr_byte((col>>8) & 0xff);

/* row/page addr */
nand_addr_byte(page & 0xff);
nand_addr_byte((page>>8) & 0xff);
nand_addr_byte((page>>16) & 0xff);

时序初始化

NAND的时序参数实际上大体分为两种，发送命令、地址以及发送数据，下图是MCU的时序配置图

mark

查看下NAND手册的命令时序图

mark

可以拿一个直尺来划分各时间点到拐角
可以看出 CLE和ALE的时间参数是一致的
- MCU中的TACLS 拐点在CLE有效之后TALS后才允许nWE有效,找到NAND中CLE>=12,tWp>=12.也就是说可以同时发出
- TWRPH0为nWE的有效时间，对应NAND的tER>=12
- TWRPH0为nWE失效到CLE失效的时间对应的是NAND的tCh>=5

其他寄存器设置如下

/*使能NAND FLASH控制器,初始化ECC，禁止片选*/
NFCONT = (1<<4) | (1<<1) | (1<<0);

程序设计

忙判断

手册上写: 软件模式下，你必须用定时查询或中断来检测 RnB 状态输入引脚。这个状态在NFSTAT的BIT0，0表示忙

void wait_ready(void)
{
	while (!(NFSTAT & 1));
}

基本操作

void nand_deselect(void)
{
	/*禁止片选*/
	NFCONT |= (1<<1);
}
void nand_cmd(unsigned char cmd)
{
	volatile int i;
	NFCCMD = cmd;
	for(i=0; i<10; i++);
}
void nand_addr_byte(unsigned char addr)
{
	volatile int i;
	NFADDR = addr;
	for(i=0; i<10; i++);
}
unsigned char nand_data(void)
{
	return	NFDATA;
}
void nand_w_data(unsigned char val)
{
	NFDATA = val;
}
void wait_ready(void)
{
	while (!(NFSTAT & 1));
}

读NAND

mark

void nand_read(unsigned int addr, unsigned char *buf, unsigned int len)
{
	int i = 0;
	int page = addr / 2048;
	int col  = addr & (2048 - 1);
	
	nand_select(); 

	while (i < len)
	{
		/* 发出00h命令 */
		nand_cmd(00);

		/* 发出地址 */
		/* col addr */
		nand_addr_byte(col & 0xff);
		nand_addr_byte((col>>8) & 0xff);

		/* row/page addr */
		nand_addr_byte(page & 0xff);
		nand_addr_byte((page>>8) & 0xff);
		nand_addr_byte((page>>16) & 0xff);

		/* 发出30h命令 */
		nand_cmd(0x30);

		/* 等待就绪 */
		wait_ready();

		/* 读数据 */
		for (; (col < 2048) && (i < len); col++)
		{
			buf[i++] = nand_data();			
		}
		if (i == len)
			break;

		col = 0;
		page++;
	}
	
	nand_deselect(); 	
}

擦除

mark

NAND的擦除单位是一个blok=64page=64*2k=128k

int nand_erase(unsigned int addr, unsigned int len)
{
	int page = addr / 2048;

	if (addr & (0x1FFFF))
	{
		printf("nand_erase err, addr is not block align

");
		return -1;
	}
	
	if (len & (0x1FFFF))
	{
		printf("nand_erase err, len is not block align

");
		return -1;
	}
	
	nand_select(); 

	while (1)
	{
		page = addr / 2048;
		
		nand_cmd(0x60);
		
		/* row/page addr */
		nand_addr_byte(page & 0xff);
		nand_addr_byte((page>>8) & 0xff);
		nand_addr_byte((page>>16) & 0xff);

		nand_cmd(0xD0);

		wait_ready();

		len -= (128*1024);
		if (len == 0)
			break;
		addr += (128*1024);
	}
	
	nand_deselect(); 	
	return 0;
}

写NAND

mark

void nand_write(unsigned int addr, unsigned char *buf, unsigned int len)
{
	int page = addr / 2048;
	int col  = addr & (2048 - 1);
	int i = 0;

	nand_select(); 

	while (1)
	{
		nand_cmd(0x80);

		/* 发出地址 */
		/* col addr */
		nand_addr_byte(col & 0xff);
		nand_addr_byte((col>>8) & 0xff);
		
		/* row/page addr */
		nand_addr_byte(page & 0xff);
		nand_addr_byte((page>>8) & 0xff);
		nand_addr_byte((page>>16) & 0xff);

		/* 发出数据 */
		for (; (col < 2048) && (i < len); )
		{
			nand_w_data(buf[i++]);
		}
		nand_cmd(0x10);
		wait_ready();

		if (i == len)
			break;
		else
		{
			/* 开始下一个循环page */
			col = 0;
			page++;
		}
		
	}
	
	nand_deselect(); 	
}

其他注意

使用nand 代码重定位的时候，注意make file 中的链接文件 start ，nand 等文件放前面，保证在4k内

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原文地址：https://www.cnblogs.com/zongzi10010/p/10023625.html

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原理图（K9F2G08U0C）

启动的引脚配置

命令概述

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小结

时序初始化

程序设计

忙判断

基本操作

读NAND

擦除

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