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NAND FLASH控制器

季风_落地窗
 季风_落地窗
发布于 2014/05/05 14:57
字数 2005
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  1. 存储组织形式


K9F2G08X0A共有2048个Block(块), 每个Block含有 64 Page(页), 每个Page含有2k byte的正常存储空间以及64 byte的校验空间 .

总空间 = 2048 * 64 * (2 * 1024 + 64)  byte

实际存储空间 = 2048 * 64 * 2 * 1024 byte

2. 引脚定义及接法

3. 寻址方式

列地址: 进行 Block 和 Page 寻址

行地址: 进行 Page 内寻址

4. 命令

以下为几个命令操作示意, 更多命令请参靠芯片手册.

(1) Read ID

说明: 先发送  0x90  然后再发送 0x00, 然后 nand flash 会返回5个数据, 依据芯片型号的不同数据内容也不尽相同, 具体值见手册

(2) Page Read

说明: 先发送 0x00 然后发送要读取数据的地址, 之后发送 0x30, 根据 R/B 可以判断是否发送完成. 命令发送完成之后 从RE 的第一个下降沿开始, 芯片将从该地址开始到当页结束的所有数据依次输出

(3) Page Program

说明: 先发送 0x80 然后发送 地址 和数据, 之后发送 0x10, 读取 R/B , 命令写入完成之后 发送 0x70 再依据 I/O0来判断写入是否成功, 0 : 成功 1 : 失败

(4) Block Erase 

说明: 先发送 0x90  然后再发送 行地址 1 2 3, 然后再发送 擦除命令 0xD0, 根据 R/B 引脚判断擦除操作是否完成, 完成之后发送 0x70 根据 I/O0的状态来判断擦除是否成功, 0 : 成功  1: 失败

注释1:

/* 初始化NAND Flash */
void nand_init(void)
{
#define TACLS   0
#define TWRPH0  3
#define TWRPH1  0

    /* 判断是S3C2410还是S3C2440 */
    if ((GSTATUS1 == 0x32410000) || (GSTATUS1 == 0x32410002))    //2410
    {    
        nand_chip.nand_reset         = s3c2410_nand_reset;
        nand_chip.wait_idle          = s3c2410_wait_idle;
        nand_chip.nand_select_chip   = s3c2410_nand_select_chip;
        nand_chip.nand_deselect_chip = s3c2410_nand_deselect_chip;
        nand_chip.write_cmd          = s3c2410_write_cmd;
        nand_chip.write_addr         = s3c2410_write_addr;
        nand_chip.read_data          = s3c2410_read_data;

	/* 使能NAND Flash控制器, 初始化ECC, 禁止片选, 设置时序 */
        s3c2410nand->NFCONF = (1<<15)|(1<<12)|(1<<11)|(TACLS<<8)|(TWRPH0<<4)|(TWRPH1<<0);
    }
    else
    {
        nand_chip.nand_reset         = s3c2440_nand_reset;
        nand_chip.wait_idle          = s3c2440_wait_idle;
        nand_chip.nand_select_chip   = s3c2440_nand_select_chip;
        nand_chip.nand_deselect_chip = s3c2440_nand_deselect_chip;
        nand_chip.write_cmd          = s3c2440_write_cmd;
#ifdef LARGER_NAND_PAGE
        nand_chip.write_addr         = s3c2440_write_addr_lp;
#else
	nand_chip.write_addr         = s3c2440_write_addr;
#endif
        nand_chip.read_data          = s3c2440_read_data;

	/* 设置时序 */
        s3c2440nand->NFCONF = (TACLS << 12)|(TWRPH0 << 8)|(TWRPH1 << 4);
       
         /* 使能NAND控制器, 初始化ECC, 禁止片选 */
        s3c2440nand->NFCONT = (1 << 4)|(1 << 1)|(1 << 0);
    }
    
    /* 复位NAND Flash */
    nand_reset();
}

这里需要注意的是 大页 nand , 地址发送五次, 前两次是 colum addr 后三次是 row addr,  colum addr负责页内寻址, 我们实际寻址的空间为2k = 2^11, 所以只需要11位即可, 所以程序中只取了低11位

A0~A10用来页内寻址. 另外64byte的OOB空间可以使用A11来寻址. 

A12~A17用来在块内寻址页, 共64页

A18~A28用来寻址块, 共2048块

nand flash 底层操作函数:

/* 复位 */
static void s3c2410_nand_reset(void)
{
    s3c2410_nand_select_chip();   // 选中芯片 
    s3c2410_write_cmd(0xff);      // 复位命令
    s3c2410_wait_idle();          // 等待nand就绪
    s3c2410_nand_deselect_chip(); // 取消选中   
}

/* 等待NAND Flash就绪 */
static void s3c2410_wait_idle(void)
{
    int i;
    volatile unsigned char *p = (volatile unsigned char *)&s3c2410nand->NFSTAT;
    while(!(*p & BUSY))
        for(i=0; i<10; i++);
}

/* 发出片选信号 */
static void s3c2410_nand_select_chip(void)
{
    int i;
    s3c2410nand->NFCONF &= ~(1<<11);
    for(i=0; i<10; i++);    
}

/* 取消片选信号 */
static void s3c2410_nand_deselect_chip(void)
{
    s3c2410nand->NFCONF |= (1<<11);
}

/* 发出命令 */
static void s3c2410_write_cmd(int cmd)
{
    volatile unsigned char *p = (volatile unsigned char *)&s3c2410nand->NFCMD;
    *p = cmd;
}

/* 发出地址 */
static void s3c2410_write_addr(unsigned int addr)
{
    int i;
    volatile unsigned char *p = (volatile unsigned char *)&s3c2410nand->NFADDR;
    
    *p = addr & 0xff;
    for(i=0; i<10; i++);
    *p = (addr >> 9) & 0xff;
    for(i=0; i<10; i++);
    *p = (addr >> 17) & 0xff;
    for(i=0; i<10; i++);
    *p = (addr >> 25) & 0xff;
    for(i=0; i<10; i++);
}

/* 读取数据 */
static unsigned char s3c2410_read_data(void)
{
    volatile unsigned char *p = (volatile unsigned char *)&s3c2410nand->NFDATA;
    return *p;
}

/* S3C2440的NAND Flash操作函数 */

/* 复位 */
static void s3c2440_nand_reset(void)
{
    s3c2440_nand_select_chip();
    s3c2440_write_cmd(0xff);  // 复位命令
    s3c2440_wait_idle();
    s3c2440_nand_deselect_chip();
}

/* 等待NAND Flash就绪 */
static void s3c2440_wait_idle(void)
{
    int i;
    volatile unsigned char *p = (volatile unsigned char *)&s3c2440nand->NFSTAT;//状态寄存器, 只用到位0. 0 : busy   1 : ready
    while(!(*p & BUSY))
        for(i=0; i<10; i++);
}

/* 发出片选信号 */
static void s3c2440_nand_select_chip(void)
{
    int i;
    s3c2440nand->NFCONT &= ~(1<<1);
    for(i=0; i<10; i++);    
}

/* 取消片选信号 */
static void s3c2440_nand_deselect_chip(void)
{
    s3c2440nand->NFCONT |= (1<<1);
}

/* 发出命令 */
static void s3c2440_write_cmd(int cmd)
{
    volatile unsigned char *p = (volatile unsigned char *)&s3c2440nand->NFCMD;//NFCMD 不同的flash命令不一样, 发送命令信号
    *p = cmd;
}

/* 发出地址(小页 4周期) */
static void s3c2440_write_addr(unsigned int addr)
{
    int i;
    volatile unsigned char *p = (volatile unsigned char *)&s3c2440nand->NFADDR;
    
    *p = addr & 0xff;
    for(i=0; i<10; i++);
    *p = (addr >> 9) & 0xff;
    for(i=0; i<10; i++);
    *p = (addr >> 17) & 0xff;
    for(i=0; i<10; i++);
    *p = (addr >> 25) & 0xff;
    for(i=0; i<10; i++);
}
/* 发出地址(大页 5周期) */
static void s3c2440_write_addr_lp(unsigned int addr)
{
	int i;
	volatile unsigned char *p = (volatile unsigned char *)&s3c2440nand->NFADDR;//NFADDR当向该寄存器写入数据时, 芯片向nand发送地址信号
	int col, page;
             //#define NAND_SECTOR_SIZE_LP    2048
             //#define NAND_BLOCK_MASK_LP     (NAND_SECTOR_SIZE_LP - 1)
	col = addr & NAND_BLOCK_MASK_LP;        //2048 -1 = 11111111111b, 这里是屏蔽高位, 取低11位数据, 因为寻址空间只到 2k = 2^11 , 所以最多用11位, 这里直接不考虑第12位
	                                        //参考链接:http://bbs.csdn.net/topics/360034390
	page = addr / NAND_SECTOR_SIZE_LP;      //2048 = 2^11, 这里将数据右移11位, 获取高位数据
	
	*p = col & 0xff;			/* Column Address A0~A7 */
	for(i=0; i<10; i++);		
	*p = (col >> 8) & 0x0f; 	/* Column Address A8~A11 */
	for(i=0; i<10; i++);
	*p = page & 0xff;			/* Row Address A12~A19 */
	for(i=0; i<10; i++);
	*p = (page >> 8) & 0xff;	/* Row Address A20~A27 */
	for(i=0; i<10; i++);
	*p = (page >> 16) & 0x03;	/* Row Address A28~A29 */
	for(i=0; i<10; i++);
}

/* 读取数据 */
static unsigned char s3c2440_read_data(void)
{
    volatile unsigned char *p = (volatile unsigned char *)&s3c2440nand->NFDATA;//数据寄存器, 读写都是这个寄存器. 只用到它的低 8 位
    return *p;
}

/* 在第一次使用NAND Flash前,复位一下NAND Flash */
static void nand_reset(void)
{
    nand_chip.nand_reset();
}

发送地址: NFADDR      发送命令: NFCMD        发送/读取数据: NFDATA          读取状态: NFSTAT          初始化控制器: NFCONT

由以上代码可以看出: 初始化完毕之后就不必关系总线上的时序只需要把 地址/命令/数据放到对应的寄存器, 芯片就能在总线上发出对应的时序

而初始化需要配置的是: 时序的参数/数据位宽/只读位/页的大小

注释2:

/* 读函数 */
void nand_read(unsigned char *buf, unsigned long start_addr, int size)//在head.S中设置的r0 r1 r2 分别为该函数的三个参数
{
    int i, j;

#ifdef LARGER_NAND_PAGE
    if ((start_addr & NAND_BLOCK_MASK_LP) || (size & NAND_BLOCK_MASK_LP)) {
        return ;    /* 地址或长度不对齐 */
    }
#else
    if ((start_addr & NAND_BLOCK_MASK) || (size & NAND_BLOCK_MASK)) {
        return ;    /* 地址或长度不对齐 */
    }
#endif

    /* 选中芯片 */
    nand_select_chip();

    for(i=start_addr; i < (start_addr + size);){
      /* 发出READ0命令 */
      write_cmd(0);

      /* Write Address */
      write_addr(i);
#ifdef LARGER_NAND_PAGE
      write_cmd(0x30);
#endif
      wait_idle();

#ifdef LARGER_NAND_PAGE
      for(j=0; j < NAND_SECTOR_SIZE_LP; j++, i++) {
#else
	  for(j=0; j < NAND_SECTOR_SIZE; j++, i++) {
#endif
          *buf = read_data();
          buf++;
      }
    }

    /* 取消片选信号 */
    nand_deselect_chip();

    return ;
}

总结一下:

(1)选中芯片

(2)发送00h

(3)发出地址

(4)发30h

(5)等待就绪

(6)读一页数据

链接文件:

SECTIONS { 
  firtst  	0x00000000 : { head.o init.o nand.o}
  second 	0x30000000 : AT(4096) { main.o }
}

main.c存放到了nand的4096地址处.

入口文件:

@******************************************************************************
@ File:head.s
@ 功能:设置SDRAM,将程序复制到SDRAM,然后跳到SDRAM继续执行
@******************************************************************************       
  
.text
.global _start
_start:
                                            @函数disable_watch_dog, memsetup, init_nand, nand_read_ll在init.c中定义
            ldr     sp, =4096               @设置堆栈 
            bl      disable_watch_dog       @关WATCH DOG
            bl      memsetup                @初始化SDRAM
            bl      nand_init               @初始化NAND Flash                                                                 注释1

                                            @将NAND Flash中地址4096开始的1024字节代码(main.c编译得到)复制到SDRAM中
                                            @nand_read_ll函数需要3个参数:
            ldr     r0,     =0x30000000     @1. 目标地址=0x30000000,这是SDRAM的起始地址
            mov     r1,     #4096           @2.  源地址   = 4096,连接的时候,main.c中的代码都存在NAND Flash地址4096开始处
            mov     r2,     #2048           @3.  复制长度= 2048(bytes),对于本实验的main.c,这是足够了
            bl      nand_read               @调用C函数nand_read                                                               注释2

            ldr     sp, =0x34000000         @设置栈
            ldr     lr, =halt_loop          @设置返回地址
            ldr     pc, =main               @b指令和bl指令只能前后跳转32M的范围,所以这里使用向pc赋值的方法进行跳转
halt_loop:
            b       halt_loop

这里将nand flash 从4096地址开始的2048字节复制到sdram的0x3000 0000地址处

main.c中是led闪烁程序. 

本文转载自:http://liu1227787871.blog.163.com/blog/static/20536319720125804537607/

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