正如硬盘的盘片被分为磁道,每个磁道又分为若干扇区,一块nand flash也分为若干block,每个block分为如干page。一般而言,block、page之间的关系随着芯片的不同而不同,典型的分配是这样的:
1block = 32page
1page = 512bytes(datafield) + 16bytes(oob)
需要注意的是,对于flash的读写都是以一个page开始的,但是在读写之前必须进行flash的擦写,而擦写则是以一个block为单位的。同时必须提醒的是,512bytes理论上被分为1st half 和2sd half,每个half各占256个字节。
我们讨论的K9F1208U0B总共有4096 个Blocks,故我们可以知道这块flash的容量为4096 *(32 *528)= 69206016 Bytes = 66 MB
但事实上每个Page上的最后16Bytes是用于存贮检验码和其他信息用的,并不能存放实际的数据,所以实际上我们可以操作的芯片容量为4096 *(32 *512) = 67108864 Bytes = 64 MB由 上图所示,1个Page总共由528 Bytes组成,这528个字节按顺序由上而下以列为单位进行排列(1列代表一个Byte。第0行为第0 Byte ,第1行为第1 Byte,以此类推,每个行又由8个位组成,每个位表示1个Byte里面的1bit)。这528Bytes按功能分为两大部分,分别是Data Field和Spare Field,其中Spare Field占528Bytes里的16Bytes,这16Bytes是用于在读写操作的时候存放校验码用的,一般不用做普通数据的存储区,除去这 16Bytes,剩下的512Bytes便是我们用于存放数据用的Data Field,所以一个Page上虽然有528个Bytes,但我们只按512Bytes进行容量的计算。
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).
下面是源代码:
/*
author: caiyuqing
本代码只属于交流学习,不得用于商业开发
*/
#include "s3c2410.h"
#include "nand_flash.h"
static unsigned char seBuf[16]={0xff};
//--------------------------------------------------------------------------------------
unsigned short nf_checkId(void)
{
int i;
unsigned short id;
NF_nFCE_L(); //chip enable
NF_CMD(0x90); //Read ID
NF_ADDR(0x0);
for(i=0;i<10;i++); //wait tWB(100ns)
id=NF_RDDATA()<<8; // Maker code(K9S1208V:0xec)
id|=NF_RDDATA(); // Devide code(K9S1208V:0x76)
NF_nFCE_H(); //chip enable
return id;
}
//--------------------------------------------------------------------------------------
static void nf_reset(void)
{
int i;
NF_nFCE_L(); //chip enable
NF_CMD(0xFF); //reset command
for(i=0;i<10;i++); //tWB = 100ns.
NF_WAITRB(); //wait 200~500us;
NF_nFCE_H(); //chip disable
}
//--------------------------------------------------------------------------------------
void nf_init(void)
{
rNFCONF=(1<<15)|(1<<14)|(1<<13)|(1<<12)|(1<<11)|(TACLS<<8)|(TWRPH0<<4)|(TWRPH1<<0);
// 1 1 1 1 1 xxx r xxx, r xxx
// En r r ECCR nFCE=H tACLS tWRPH0 tWRPH1
nf_reset();
}
//--------------------------------------------------------------------------------------
void nf_read(unsigned int src_addr,unsigned char *desc_addr,int size)
{
int i;
unsigned int column_addr = src_addr % 512; // column address
unsigned int page_address = (src_addr >> 9); // page addrress
unsigned char *buf = desc_addr;
while((unsigned int)buf < (unsigned int)(desc_addr) + size)
{
NF_nFCE_L(); // enable chip
/*NF_ADDR和NF_CMD为nand_flash的地址和命令寄存器的解引用*/
if(column_addr > 255) // 2end halft
NF_CMD(0x01); // Read2 command. cmd 0x01: Read command(start from 2end half page)
else
NF_CMD(0x00); // 1st halft?
NF_ADDR(column_addr & 0xff); // Column Address
NF_ADDR(page_address & 0xff); // Page Address
NF_ADDR((page_address >> 8) & 0xff); // ...
NF_ADDR((page_address >> 16) & 0xff); // ..
for(i = 0; i < 10; i++); // wait tWB(100ns)/////??????
NF_WAITRB(); // Wait tR(max 12us)
// Read from main area
for(i = column_addr; i < 512; i++)
{
*buf++= NF_RDDATA();
}
NF_nFCE_H(); // disable chip
column_addr = 0;
page_address++;
}
return ;
}
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