NandFlash学习
NandFlash学习
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）
启动的引脚配置
命令概述
操作概述
具体的操作时序，这个手册好评，短小好找
比如读操作
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
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
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.
| 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
| 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
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
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
查看下NAND手册的命令时序图
-
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
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
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\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);
/* 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
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
