S3C2440对NandFlash的基本操作文档格式.docx
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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_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<
//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();
NF_CLEAR_RB();
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();
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ID
pMID=NF_RDDATA8();
//厂商ID:
0xEC
pDID=NF_RDDATA8();
//设备ID:
0xDA
cyc3=NF_RDDATA8();
//0x10
cyc4=NF_RDDATA8();
//0x95
cyc5=NF_RDDATA8();
//0x44
NF_nFCE_H();
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();
NF_MECC_UnLock();
//解锁main区ECC
NF_nFCE_L();
//使能芯片
NF_CLEAR_RB();
//清除RnB
NF_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-A7
NF_ADDR(0x00);
//列地址A8-A11
NF_ADDR((page_number)&
0xff);
//行地址A12-A19
NF_ADDR((page_number>
>
8)&
//行地址A20-A27
NF_ADDR((page_number>
16)&
//行地址A28
NF_CMD(CMD_READ2);
//页读命令周期2,0x30
NF_DETECT_RB();
//等待RnB信号变高,即不忙
for(i=0;
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();
//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ECC
mecc0=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&
8)|(secc&
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
else
return0x44;
//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>
//判断该块是否为坏块
if(temp==0x33)
return0x42;
//是坏块,返回
//复位ECC——>
使能ECC
//解锁main区的ECC
NF_nFCE_L();
//清RnB信号
NF_CMD(CMD_WRITE1);
NF_ADDR(0x00);
//列地址A0~A7
//列地址A8~A11
NF_ADDR((page_number)&
//行地址A12~A19
//行地址A20~A27
//行地址A28
for(i=0;
i++)//写入一页数据
NF_WRDATA8((char)(i+6));
//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&
ECCB
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