Nand Flash数据存储规则与数据读写方法(二)

谈到Nand Flash的数据存储方式，关于NAND Flash的数据读写方法方面的文章不多，这篇文章详细讲述了Nand Flash数据存储方式和数据读写方法，并用具体的芯片为例作了详细的解释。

      读命令有两个，分别是 Read1,Read2其中Read1用于读取Data Field的数据，而Read2则是用于读取Spare Field的数据。对于Nand Flash来说，读操作的最小操作单位为Page，也就是说当我们给定了读取的起始位置后，读操作将从该位置开始，连续读取到本Page的最后一个 Byte为止（可以包括Spare Field）。

    Nand Flash的寻址
 
    Nand Flash的地址寄存器把一个完整的Nand Flash地址分解成Column Address与Page Address.进行寻址。
 
    Column Address: 列地址。Column Address其实就是指定Page上的某个Byte，指定这个Byte其实也就是指定此页的读写起始地址。
    Paage Address：页地址。由于页地址总是以512Bytes对齐的，所以它的低9位总是0。确定读写操作是在Flash上的哪个页进行的。
    Read1命令
    当我们得到一个Nand Flash地址src_addr时我们可以这样分解出Column Address和Page Address ：
    column_addr=src_addr%512; // column address
    page_address=(src_addr>>9); // page address
    也可以这么认为，一个Nand Flash地址的A0~A7是它的column_addr，A9~A25是它的Page Address。(注意地址位A8并没有出现，也就是A8被忽略，在下面你将了解到这是什么原因)
    Read1 命令的操作分为4个Cycle，发送完读命令00h或01h（00h与01h的区别请见下文描述）之后将分4个Cycle发送参数，1st.Cycle是 发送Column Address。2nd.Cycle ,3rd.Cycle和4th.Cycle则是指定Page Address（每次向地址寄存器发送的数据只能是8位，所以17位的Page Address必须分成3次进行发送 。
    Read1的命令里面出现了两个命令选项，分别是00h和01h。这里出现了两个读命是否令你意识到什么呢？是的，00h是用于读写1st half的命令，而01h是用于读取2nd half的命令。现在我可以结合上图给你说明为什么K9F1208U0B的DataField被分为2个half了。

     如上文我所提及的，Read1的1st.Cycle是发送Column Address，假设我现在指定的Column Address是0，那么读操作将从此页的第0号Byte开始一直读取到此页的最后一个Byte(包括Spare Field)，如果我指定的Column Address是127，情况也与前面一样，但不知道你发现没有，用于传递Column Address的数据线有8条（I/O0~I/O7，对应A0~A7，这也是A8为什么不出现在我们传递的地址位中），也就是说我们能够指定的 Column Address范围为0~255，但不要忘了，1个Page的DataField是由512个Byte组成的，假设现在我要指定读命令从第256个字节处 开始读取此页，那将会发生什么情景？我必须把Column Address设置为256，但Column Address最大只能是255，这就造成数据溢出。。。正是因为这个原因我们才把Data Field分为两个半区，当要读取的起始地址（Column Address）在0~255内时我们用00h命令，当读取的起始地址是在256~511时，则使用01h命令.假设现在我要指定从第256个byte开 始读取此页，那么我将这样发送命令串 ：
column_addr=256;
NF_CMD=0x01;  从2nd half开始读取
NF_ADDR=column_addr&0xff; 1st Cycle
NF_ADDR=page_address&0xff; 2nd.Cycle
NF_ADDR=(page_address>>8)&0xff; 3rd.Cycle
NF_ADDR=(page_address>>16)&0xff; 4th.Cycle
    其中NF_CMD和NF_ADDR分别是NandFlash的命令寄存器和地址寄存器的地址解引用，我一般这样定义它们：
#define rNFCMD (*(volatile unsigned char *)0x4e000004) //NADD Flash command
#define rNFADDR (*(volatile unsigned char *)0x4e000008) //NAND Flash address

    事实上，当NF_CMD=0x01时，地址寄存器中的第8位（A8）将被设置为1（如上文分析，A8位不在我们传递的地址中，这个位其实就是硬件电路根据 01h或是00h这两个命令来置高位或是置低位），这样我们传递column_addr的值256随然由于数据溢出变为1，但A8位已经由于NF_CMD =0x01的关系被置为1了，所以我们传到地址寄存器里的值变成了 ：

A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8
1 0 0 0 0 0 0 0 1

    这8个位所表示的正好是256，这样读操作将从此页的第256号byte（2nd half的第0号byte）开始读取数据。 nand_flash.c中包含3个函数 ：
void nf_reset(void);
void nf_init(void);
void nf_read(unsigned int src_addr,unsigned char *desc_addr,int size);
    nf_reset()将被nf_init()调用。nf_init()是nand_flash的初始化函数，在对nand flash进行任何操作之前，nf_init()必须被调用。

     nf_read(unsigned int src_addr,unsigned char *desc_addr,int size);为读函数，src_addr是nand flash上的地址，desc_addr是内存地址，size是读取文件的长度。
 
    在nf_reset和nf_read函数中存在两个宏：
NF_nFCE_L();
NF_nFCE_H();
    你可以看到当每次对Nand Flash进行操作之前NF_nFCE_L()必定被调用，操作结束之时NF_nFCE_H()必定被调用。这两个宏用于启动和关闭Flash芯片的工作（片选/取消片选）。至于nf_reset()中的：
 
rNFCONF=(1<<15)|(1<<14)|(1<<13)|(1<<12)|(1<<11)|(TACLS<<8)|(TWRPH0<<4)|(TWRPH1<<0);
    这一行代码是对NandFlash的控制寄存器进行初始化配置,rNFCONF是Nand Flash的配置寄存器，各个位的具体功能请参阅s3c2410数据手册。
 
    现在举一个例子，假设我要从Nand Flash中的第5000字节处开始读取1024个字节到内存的0x30000000处，我们这样调用read函数 ：
nf_read(5000, 0x30000000,1024);
    我们来分析5000这个src_addr.：

根据
column_addr=src_addr%512;
page_address=(src_addr>>9);
    我们可得出：

column_addr=5000%512=392
page_address=(5000>>9)=9
    于是我们可以知道5000这个地址是在第9页的第392个字节处，于是我们的nf_read函数将这样发送命令和参数 ：
column_addr=5000%512;
>page_address=(5000>>9);
NF_CMD=0x01; 从2nd half开始读取
NF_ADDR= column_addr &0xff; 1st Cycle
NF_ADDR=page_address&0xff; 2nd.Cycle
NF_ADDR=(page_address>>8)&0xff; 3rd.Cycle
NF_ADDR=(page_address>>16)&0xff; 4th.Cycle
   向NandFlash的命令寄存器和地址寄存器发送完以上命令和参数之后,我们就可以从rNFDATA寄存器(NandFlash数据寄存器)读取数据了. 。
 
我用下面的代码进行数据的读取. ：
for(i=column_addr;i<512;i++)
{
*buf++=NF_RDDATA();
}
    每当读取完一个Page之后,数据指针会落在下一个Page的0号Column(0号Byte).