S3C2440对NandFlash的基本操作复习过程Word格式文档下载.docx
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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_READ1
0x00
//页读命令周期1
#defineCMD_READ2
0x30
//页读命令周期2
#defineCMD_READID
0x90
//读ID命令
#defineCMD_WRITE1
0x80
//页写命令周期1
#defineCMD_WRITE2
0x10
//页写命令周期2
#defineCMD_ERASE1
0x60
//块擦除命令周期1
#defineCMD_ERASE2
0xd0
//块擦除命令周期2
#defineCMD_STATUS
0x70
//读状态命令
#defineCMD_RESET
0xff
//复位
#defineCMD_RANDOMREAD1
0x05
//随意读命令周期1
#defineCMD_RANDOMREAD2
0xE0
//随意读命令周期2
#defineCMD_RANDOMWRITE
0x85
//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<
#defineNF_CE_H()
NF_nFCE_H()
//关闭nandflash片选
#defineNF_RSTECC()
4);
}
//复位ECC
#defineNF_MECC_UnLock()
5);
//解锁main区ECC
#defineNF_MECC_Lock()
//锁定main区ECC
#defineNF_SECC_UnLock()
{rNFCONT&
6);
//解锁spare区ECC
#defineNF_SECC_Lock()
//锁定spare区ECC
NFSTAT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
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