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NAND Flash驱动

分类： 嵌入式

2014-09-26 06:55:54

原文地址：NAND Flash驱动 作者：graylocus

在MINI2440开发板上，NAND Flash型号K9F2G08，大小256MB。
1.首先是启动代码

点击(此处)折叠或打开

  1. ################################
  2. #head.S
  3. #作为启动代码，负责初始化工作，并将nand 4k 之后的代码copy到内存，跳到内存执行程序
  4. ##############################################

  6. .text
  7. .global _start
  8. _start:
  9. @函数disable_watch_dog, memsetup, init_nand, nand_read_ll在init.c中定义
  10. ldr sp, =4096 @调用C函数之前必须设置堆栈
  11. bl disable_watch_dog   @关WATCH DOG
  12. bl memsetup @初始化SDRAM
  13. bl nand_init @初始化NAND Flash
  15. @将NAND Flash中地址4096开始的2048字节代码(main.c编译得到)复制到SDRAM中
  16. @nand_read_ll函数需要3个参数：
  17. ldr r0, =0x30000000 @1目标地址=0x30000000，这是SDRAM的起始地址
  18. 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
  19. mov r2, #2048 @3. 复制长度= 2048(bytes)
  20. bl nand_read @调用C函数nand_read
  22. ldr sp, =0x34000000 @跳到内存中，重新设置栈
  23. ldr lr, =halt_loop @设置返回地址
  24. 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

  26. halt_loop:
  27. b halt_loop


2.第二是init.c文件

点击(此处)折叠或打开

  1. /* WATCH DOG register */
  2. #define WTCON    (*(volatile unsigned long *)0x53000000)

  4. /* SDRAM regisers */
  5. #define MEM_CTL_BASE    0x48000000
  6.  
  7. void disable_watch_dog();
  8. void memsetup();

  10. /*上电后，WATCH DOG默认是开着的，要把它关掉 */
  11. void disable_watch_dog()
  12. {
  13.     WTCON = 0;
  14. }

  16. /* 设置控制SDRAM的13个寄存器 */
  17. void memsetup()
  18. {
  19.     int     i = 0;
  20.     unsigned long *p = (unsigned long *)MEM_CTL_BASE;

  22.     /* SDRAM 13个寄存器的值
  23.     .long 0x22011110     @BWSCON
  24.     .long 0x00000700    @BANK0
  25.     .long 0x00000700    @BANK1
  26.     .long 0x00000700    @BANK2
  27.     .long 0x00000700    @BANK3
  28.     .long 0x00000700    @BANK4
  29.     .long 0x00000700    @BANK5
  30.     .long 0x00018005    @BANK6
  31.     .long 0x00018005    @BANK7
  32.     .long 0x008c07a3    @REFRESH 刷新控制寄存器 在未使用PLL时，SDRAM是时钟频率等于晶振频率12Mhz
  33.                 @R_CNT=2^11+1-12(HCLK)*（64ms/8192)(刷新周期)=1955=0x07A3
  34.     .long 0x000000b1    @BANKSIZE寄存器
  35.     .long 0x00000030    @MRSRB6
  36.     .long 0x00000030    @MRSRB7
  37.      */
  38.     unsigned long const mem_cfg_val[]={ 0x22011110, //BWSCON
  39.                                             0x00000700, //BANKCON0
  40.                                             0x00000700, //BANKCON1
  41.                                             0x00000700, //BANKCON2
  42.                                             0x00000700, //BANKCON3
  43.                                             0x00000700, //BANKCON4
  44.                                             0x00000700, //BANKCON5
  45.                                             0x00018005, //BANKCON6
  46.                                             0x00018005, //BANKCON7
  47.                                             0x008C07A3, //REFRESH
  48.                                             0x000000B1, //BANKSIZE
  49.                                             0x00000030, //MRSRB6
  50.                                             0x00000030, //MRSRB7
  51.                                     };

  53.     for(; i < 13; i++)
  54.         p[i] = mem_cfg_val[i];
  55. }

3.最重要的nand.c

点击(此处)折叠或打开

  1. #define LARGER_NAND_PAGE
  2. #define GPACON (*(volatile unsigned long *)0x56000000)
  3. #define GPBDAT (*(volatile unsigned long *)0x56000014)

  5. #define NAND_SECTOR_SIZE     512
  6. #define NAND_BLOCK_MASK     (NAND_SECTOR_SIZE - 1)

  8. #define NAND_SECTOR_SIZE_LP     2048
  9. #define NAND_BLOCK_MASK_LP (NAND_SECTOR_SIZE_LP - 1)

  11. #define GSTATUS1     (*(volatile unsigned int *)0x560000B0)
  12. #define BUSY     (1<<2)

  14. static read_count = 0; //这个变量纯粹是用来测试用的，点亮led



  18. /* NAND FLASH (see S3C2440 manual chapter 6, www.100ask.net) */

  20. #define NFCONF    (*(volatile unsigned int *)0x4e000000) //0x48000000
  21. #define NFCONT    (*(volatile unsigned int *)0x4e000004) //0x48000004
  22. #define NFCMD        (0x4e000008) //0x48000008
  23. #define NFADDR    (0x4e00000C) //0x4800000C
  24. #define NFDATA    (0x4e000010) //0x48000010
  25. #define NFMECCD0    (*(volatile unsigned int *)0x4e000014) //0x48000014
  26. #define NFMECCD1    (*(volatile unsigned int *)0x4e000018) //0x48000018
  27. #define NFSECCD    (*(volatile unsigned int *)0x4e00001c) //0x4800001C
  28. #define NFSTAT    (0x4e000020) //0x48000020
  29. #define NFESTAT0    (*(volatile unsigned int *)0x4e000024) //0x48000024
  30. #define NFESTAT1    (*(volatile unsigned int *)0x4e000028) //0x48000028
  31. #define NFMECC0    (*(volatile unsigned int *)0x4e00002c) //0x4800002C
  32. #define NFMECC1    (*(volatile unsigned int *)0x4e000030) //0x48000030
  33. #define NFSECC    (*(volatile unsigned int *)0x4e000034) //0x48000034
  34. #define NFSBLK    (*(volatile unsigned int *)0x4e000038) //0x48000038
  35. #define NFEBLK    (*(volatile unsigned int *)0x4e00003c) //0x4800003C


  38. typedef struct {
  39.     void (*nand_reset)(void);
  40.     void (*wait_idle)(void);
  41.     void (*nand_select_chip)(void);
  42.     void (*nand_deselect_chip)(void);
  43.     void (*write_cmd)(int cmd);
  44.     void (*write_addr)(unsigned int addr);
  45.     unsigned char (*read_data)(void);
  46. }nand_chip_ops;


  49. static nand_chip_ops nand_chip;

  51. /* 供外部调用的函数 */
  52. void nand_init(void);
  53. void nand_read(unsigned char *buf, unsigned long start_addr, int size);

  55. /* NAND Flash操作的总入口, 它们将调用S3C2410或S3C2440的相应函数 */
  56. static void nand_reset(void);
  57. static void wait_idle(void);
  58. static void nand_select_chip(void);
  59. static void nand_deselect_chip(void);
  60. static void write_cmd(int cmd);
  61. static void write_addr(unsigned int addr);
  62. static unsigned char read_data(void);



  66. /* S3C2440的NAND Flash处理函数 */
  67. static void s3c2440_nand_reset(void);
  68. static void s3c2440_wait_idle(void);
  69. static void s3c2440_nand_select_chip(void);
  70. static void s3c2440_nand_deselect_chip(void);
  71. static void s3c2440_write_cmd(int cmd);
  72. static void s3c2440_write_addr(unsigned int addr);
  73. static unsigned char s3c2440_read_data(void);



  77. /* -------------------S3C2440的NAND Flash操作函数---------------------------- */



  81. /* 复位 */
  82. static void s3c2440_nand_reset(void)
  83. {
  84.     s3c2440_nand_select_chip();
  85.     s3c2440_write_cmd(0xff); // 复位命令
  86.     s3c2440_wait_idle();
  87.     s3c2440_nand_deselect_chip();
  88. }

  90. /* 发出片选信号 */
  91. static void s3c2440_nand_select_chip(void)
  92. {
  93.     int i;
  94.     NFCONT =NFCONT & (~(1<<1)); //NFCONT的1位清零，片选使能
  95.     for(i=0; i<10; i++);
  96. }

  98. /*等待就绪*/
  99. static void s3c2440_wait_idle(void)
  100. {
  101.     int i;
  102.     //对寄存器的操作，最好用volatile声明一下。有时候不明显的错误就是因为这个造成的
  103.     volatile unsigned char *p = (volatile unsigned char *)NFSTAT;
  104.     //{while(!(rNFSTAT&(1<<2)));}
  105.     while(!(*p & BUSY)) //NFSTAT的最低位为1，表明存储器就绪，为0表示忙
  106.         for(i=0; i<10; i++);
  107. }

  109. /* 取消片选信号 */
  110. static void s3c2440_nand_deselect_chip(void)
  111. {
  112.     NFCONT =NFCONT |(1<<1);
  113. }

  115. /* 发出命令 */
  116. static void s3c2440_write_cmd(int cmd)
  117. {
  118.     volatile unsigned char *p = (volatile unsigned char *)NFCMD;
  119.     *p = cmd; //强制类型转换，将int型数据转换为字符型数据，
  120. }

  122. /* 发出地址，在发地址时要弄清nandflash的页大小，手册上的写地址周期是按照4k/页的大小，这里板子上的nand页大小默认设置为2k */
  123. static void s3c2440_write_addr(unsigned int addr)
  124. {
  125.     int i;
  126.     volatile unsigned char *p = (volatile unsigned char *)NFADDR;
  127.     
  128.     //K9F2G08U0A芯片 的写地址过程分为5步，不同于1208的4步。
  129.     *p = addr & 0xFF;         //先发低八位，从0-7，
  130.     for(i=0; i<10; i++);      //延时
  131.     *p = (addr >> 8) & 0xFF;//再发从8位开始的8.9,10,11，共4位，这样把列地址发完，共12位，可寻址2^12=4096bytes
  132.     for(i=0; i<10; i++);
  133.     *p = (addr >> 11) & 0xFF;
  134.     for(i=0; i<10; i++);
  135.     *p = (addr >> 19) & 0xFF;
  136.     for(i=0; i<10; i++);
  137.     *p = (addr >> 27) & 0xff;//最后发送页地址的高2位。
  138.     for(i=0; i<10; i++);
  139. }


  142. /*2440读数据函数*/
  143. static unsigned char s3c2440_read_data(void)
  144. {
  145.     /*这里读到的是个16位数据，unsigned char 是8位的,由于读写数据时数据寄存器的
  146.         配置是按照IO口8位的宽度读写的，参照芯片手册6-5页，只有一个IO周期，且只有7:0位有效
  147.         这里进行强制转换，只取最低8位*/
  148.     unsigned char ch = *((volatile unsigned char *)NFDATA);
  149.     /*
  150.     if(read_count == 1)
  151.     GPBDAT &= ~(1<<6);
  152.     if(read_count ==2)
  153.     GPBDAT &= ~(1<<7);
  154.     */
  155.     if(read_count == 2048)
  156.     GPBDAT &= ~(1<<5); //read_data函数确实被调用了2048次。
  157.     return ch;    
  158. }



  162. /* ------------------------初始化NAND Flash------------------ */


  165. /* 在第一次使用NAND Flash前，复位一下NAND Flash */
  166. static void nand_reset(void)
  167. {
  168.     nand_chip.nand_reset();
  169. }

  171. static void wait_idle(void)
  172. {
  173.     nand_chip.wait_idle();
  174. }

  176. static void nand_select_chip(void)
  177. {
  178.     int i;
  179.     nand_chip.nand_select_chip();
  180.     for(i=0; i<10; i++);
  181. }

  183. static void nand_deselect_chip(void)
  184. {
  185.     nand_chip.nand_deselect_chip();
  186. }

  188. static void write_cmd(int cmd)
  189. {
  190.     nand_chip.write_cmd(cmd);
  191. }
  192. static void write_addr(unsigned int addr)
  193. {
  194.     nand_chip.write_addr(addr);
  195. }

  197. static unsigned char read_data(void)
  198. {
  199.     return nand_chip.read_data();
  200. }

  202. void nand_init()
  203. {

  205. //#define TACLS 0
  206. #define TACLS 1 //这里改为1，默认值也是1，WE信号延迟CLE/ALE一个时钟周期
  207. #define TWRPH0 5
  208. #define TWRPH1 0

  210.        GPACON = (GPACON &~(0x3f<<17)) | (0x3f<<17); //配置芯片引脚,为1用作NAND控制引脚
  211.         nand_chip.nand_reset = s3c2440_nand_reset;
  212.         nand_chip.wait_idle = s3c2440_wait_idle;
  213.         nand_chip.nand_select_chip = s3c2440_nand_select_chip;
  214.         nand_chip.nand_deselect_chip = s3c2440_nand_deselect_chip;
  215.         nand_chip.write_cmd = s3c2440_write_cmd;
  216.         nand_chip.write_addr = s3c2440_write_addr;
  217.         nand_chip.read_data = s3c2440_read_data;

  219.     /* 设置时序 */
  220.         NFCONF = (TACLS<<12)|(TWRPH0<<8)|(TWRPH1<<4);    //0xe=1110,设置AdvFlash2k字节，
  221.         /* 使能NAND Flash控制器, 初始化ECC, 禁止片选 */
  222.         NFCONT = (0<<13)|(0<<12)|(0<<10)|(0<<9)|(0<<8)|(0<<6)|(0<<5)\
  223.                     |(1<<4)|(1<<1)|(1<<0);
  224.     
  225.      
  226.     /* 复位NAND Flash ,就是向nand_flash发送一个复位命令*/
  227.         nand_reset();
  228.     
  229. }
  230. /*
  231. //读函数，将nand_flash从4096地址处开始的数据拷贝到SDRAM起始地址，大小为1kb
  232. void nand_read(unsigned char *buf, unsigned long start_addr, int size)
  233. {
  234.     int i, j;
  235.    
  236. #ifdef LARGER_NAND_PAGE
  237.     if ((start_addr & NAND_BLOCK_MASK_LP) || (size & NAND_BLOCK_MASK_LP)) {
  238.         return ; //地址或长度不对齐
  239.     }
  240. #else
  241.     if ((start_addr & NAND_BLOCK_MASK) || (size & NAND_BLOCK_MASK)) {
  242.         return ; //地址或长度不对齐
  243.     }
  244. #endif    

  246.     
  247.     nand_select_chip();
  248.     for(i=start_addr; i < (start_addr + size);) {
  249.       
  250.       write_cmd(0);
  251.       
  252.       //Write Address
  253.       write_addr(i);
  254.       //在程序开头定义了LARGER_NAND_PAGE,表明该nand_flash是大页
  255. //#ifdef LARGER_NAND_PAGE
  256.       write_cmd(0x30);        
  257. //#endif
  258.       wait_idle();
  259.       //GPBDAT &= ~(1<<7); //test

  261. #ifdef LARGER_NAND_PAGE
  262.       for(j=0; j < NAND_SECTOR_SIZE_LP; j++, i++) {

  264. //#else
  265.      //for(j=0; j < NAND_SECTOR_SIZE; j++, i++) {
  266. //#endif
  267.           *buf = read_data(); //将读到的数据放到第一个参数buf指定的地址处，0x3000 0000
  268.           buf++;
  269.           //GPBDAT &= ~(1<<7);
  270.       }
  271.             //GPBDAT |= (1<<7);
  272.           //GPBDAT &= ~(1<<5);
  273.     }
  274.     //GPBDAT = 0xffff;
  275.     //GPBDAT = 0xfeff; //第八位清零，led4亮
  276.     GPBDAT &= (~1<<8);
  277.     //取消片选信号
  278.     nand_deselect_chip();
  279.    // GPBDAT |= (1<<5); //test
  280.     return ;
  281. }

  283. */
  284. /*自己的nand_read函数，相比韦大侠的，移植性差一点*/
  285. void nand_read(unsigned char *buf, unsigned long start_addr, int len)
  286. {
  287.     unsigned long i,j;
  288.     unsigned char *des_addr=buf;
  289.     nand_select_chip();
  290.     *(unsigned char *)NFSTAT = (*(unsigned char *)NFSTAT) | (1<<2);    //清除等待位
  291.     for(i=start_addr;i<(start_addr+len);)
  292.     {    //发出页读命令
  293.         write_cmd(0x00);
  294.         write_addr(i);
  295.         write_cmd(0x30);
  296.         wait_idle();
  297.         //GPBDAT &= ~(1<<8);
  298.         for(j=0; j < NAND_SECTOR_SIZE_LP; j++, i++)
  299.         {
  300.             read_count++;
  301.             *des_addr=read_data();
  302.             des_addr++;
  303.             //read_count++;
  304.         }
  305.     }
  306.     if(read_count==2048)
  307.     GPBDAT &=~(1<<6);
  308.     nand_deselect_chip();
  309.     //GPBDAT &= ~(1<<8);
  310. }

4.最后main.c

点击(此处)折叠或打开

  1. #include "s3c24xx.h"

  3. int main(void)
  4. {
  5.     unsigned long i=0;
  6.     //GPBCON = (1<<(2*5)) | (1<<(2*6)) | (1<<(2*7)) | (1<<(2*8)) ;
  7.     GPBDAT = 0xffffffff; //全部熄灭led
  8.     while(1){
  9.         for(i=1000000;i>0;i--); //delay
  10.         GPBDAT = ~(GPBDAT &(0xf<<5));    //GPBDAT的5,6,7,8进行位翻转，其余位不变
  11.     }
  12.     
  13.     return 0;
  14. }

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