1.顺寻访问（Page Read）
下图的表格，来说明NAND FLASH内部结构，前面2K(02047)表示页数据，后边64字节(20482111)表示oob。
CPU想读取，第2048个数据，它是哪以一个？
是Page1的第0个字节。CPU使用某个地址访问数据的时候，是在页数据空间来寻址的。
下图为读NAND FLASH的read时序操作：
1.首先需要锁存00命令，nCE、CLE、nWE有效，0x00命令被锁存；
2.此时CLE无效，ALE开始有效,地址被锁存（从NAND FLASH的地址周期中可以看出来，先发出2个周期的col列地址，再发出3个周期的Row行地址）；
3.锁存0x30命令；
4.然后会有一个busy时间段，R/nB为低电平。tRR表示busy状态的持续时间（手册上最小为20ns）。
5.开始锁存数据，nRE使能，nand上的数据被同步到数据nand控制器上。我们的nand是8bit数据位宽，所以每隔一个read时钟周期（tRC），传输1byte数据。每传输1byte数据，地址会自动往后偏移1byte，一般我们会连续读取1page数据。
下面开始写代码：
当发完命令、地址后再进行读数据前我们知道有一段时间tRR处于busy状态，我们可以通过查询NFSTAT寄存器来确定busy状态有没有结束，是不是已经ready了。
wait_ready函数等待NAND FLASH空闲，从上图可以看出当NFSTAT寄存器[0]的值为1时NAND FLASH是空闲的，我们可以通过该位来判断NAND FLASH是否繁忙。代码如下：
void wait_ready(void)
{
while (!(NFSTAT & 1));
}
nand_read函数为NAND FLASH的读函数，代码如下：
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();
}
col = 0;
page++;
}
nand_deselect();
}
我们看到每read一个page，都要重新发送命令地址，因为这里是顺序访问，flash的读写都是以page为单位的。
软件上如何自动区分是nand启动还是nor启动？
在init.c文件中，加上如下代码，用来判断所使用的FLASH是NOR FLASH还是NAND FLASH。代码如下：
/*我们知道nand启动0地址对应片内SRAM，可以像内存一样的写0地址；nor启动，0地址对应nor,nor不能像内存一样的写地址，
**所以往0地址写入数据成功表示nand启动，写不成功表示nor启动
*/
int isBootFromNorFlash(void)
{
volatile unsigned int *p = (volatile unsigned int *)0;
unsigned int val = *p;
*p = 0x12345678;
if (*p == 0x12345678)
{
/* 写成功, 对应nand启动 */
*p = val;
return 0;
}
else
{
return 1;
}
}
下面是代码重定位时可以自动区分nand和nor启动，无论是nand启动还是nor启动，都能将程序重定位到sdram中去。
void copy2sdram(void)
{
/* 要从lds文件中获得 __code_start, __bss_start
* 然后从0地址把数据复制到__code_start
*/
extern int __code_start, __bss_start;
volatile unsigned int *dest = (volatile unsigned int *)&__code_start;
volatile unsigned int *end = (volatile unsigned int *)&__bss_start;
volatile unsigned int *src = (volatile unsigned int *)0;
unsigned int len = (unsigned int)(&__bss_start) - (unsigned int)(&__code_start);
if (isBootFromNorFlash())
{
while (dest < end)
{
*dest++ = *src++;
}
}
else
{
nand_init();
nand_read((unsigned int)src, dest, len);
}
}
2.擦除（block erase）
block erase时序图的过程大致如下：
1.首先发送0x60命令
2.发送row地址（由于擦除是以block为单位的，所以无需知道页内地址，只需要知道要擦除哪个page、哪个block即可）
3.发送0xd0,执行擦除动作
4.然后会有一个busy时间段，R/nB为低电平
5.发送0x70命令，用来读取状态
6.判断NFDATA寄存器的第0位是否擦除成功
代码实现如下：
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\n\r");
return -1;
}
if (len & (0x1FFFF))
{
printf("nand_erase err, len is not block align\n\r");
return -1;
}
nand_select();
while (1)
{
page = addr / 2048;
nand_cmd(0x60);
/* page addr */
nand_addr_byte(page & 0xff);
nand_addr_byte((page>>8) & 0xff);
nand_addr_byte((page>>16) & 0xff);
nand_cmd(0xD0);
wait_ready();
nand_cmd(0x70);
if (nand_data()&0x1)
{
printf("nand_erase err, at addr:0x%x\n\r", addr);
return -1;
}
len -= (128*1024);
if (len == 0)
break;
addr += (128*1024);
}
nand_deselect();
return 0;
}
3.顺序写（page write）
往NAND FLASH写数据时，只需要把要写的数据复制给NFDATA寄存器即可。代码如下：
void nand_w_data(unsigned char val)
{
NFDATA = val;
}
page write的写时序图如下：
1.首先发送0x80命令
2.发送地址（5个周期）
3.发送数据
4.发送0x10命令，执行烧写动作
4.然后会有一个busy时间段，R/nB为低电平
5.发送0x70命令，用来读取状态
6.判断NFDATA寄存器的第0位是否烧写成功
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); col++) //???还需确认
{
nand_w_data(buf[i++]);
}
nand_cmd(0x10);
wait_ready();
nand_cmd(0x70);
if (nand_data()&0x1)
{
printf("nand_write err, at page:0x%x, addr:0x%x\n\r", page, page<<11);
return -1;
}
if (i == len)
break;
/* 开始下一个循环page */
col = 0;
page++;
}
nand_deselect();
}
我们看到每写一个page，都要重新发送命令地址，因为这里是顺序访问，flash的读写都是以page为单位的。
4.测试
void do_erase_nand_flash(void)
{
unsigned int addr;
/* 获得地址 */
printf("Enter the address of sector to erase: ");
addr = get_uint();
printf("erasing ...\n\r");
nand_erase(addr, 128*1024);
}
void do_read_nand_flash(void)
{
unsigned int addr;
volatile unsigned char *p;
int i, j;
unsigned char c;
unsigned char str[16];
unsigned char buf[64];
/* 获得地址 */
printf("Enter the address to read: ");
addr = get_uint();
nand_read(addr, buf, 64);
p = (volatile unsigned char *)buf;
printf("Data : \n\r");
/* 长度固定为64 */
for (i = 0; i < 4; i++)
{
/* 每行打印16个数据 */
for (j = 0; j < 16; j++)
{
/* 先打印数值 */
c = *p++;
str[j] = c;
printf("%02x ", c);
}
printf(" ; ");
for (j = 0; j < 16; j++)
{
/* 后打印字符 */
if (str[j] < 0x20 || str[j] > 0x7e) /* 不可视字符 */
putchar('.');
else
putchar(str[j]);
}
printf("\n\r");
}
}
void do_write_nand_flash(void)
{
unsigned int addr;
unsigned char str[100];
int i, j;
unsigned int val;
/* 获得地址 */
printf("Enter the address of sector to write: ");
addr = get_uint();
printf("Enter the string to write: ");
gets(str);
printf("writing ...\n\r");
nand_write(addr, str, strlen(str)+1);
}
测试结果如下：
说明：本节的读、写、擦都只涉及到页数据区，不涉及到oob区的操作。
坏快的标记和解除
Nand Flash怎么标记某一个BLOCK是坏的?如何识别一个flash中的坏快？
它使用该BLOCK中第1个扇区的OOB数据中某一个字节来标记: 其值为0xff表示该BLOCK是好的， 其值为非0xff表示该BLOCK是坏的。
在uboot中直接输入“nand bad ”命令即可识别某一个块是否为坏快，在linux用户态的情况下，需要用ioctl(MEMGETBADBLOCK)来获取该block是否为坏快。
有时候我们会误写这个OOB区的值导致有些BLOCK被误认为是"坏块",可以在u-boot中执行"nand scrub"后, 根据提示信息输入小写字母'y'并回车, 它会强制擦除整个Nand Flash(包括把OOB擦除为0xff), 这样就可以恢复被误标为坏块的区域了。
