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2012-11-10 22:12:29

     ----此是一篇介绍Linux下Nandflash驱动非常完善的文章----

                                         ---author:AnSon

        

                【编写驱动之前要了解的知识】

 

1.       硬件特性:

Flash的硬件实现机制】

Flash全名叫做Flash Memory,属于非易失性存储设备(Non-volatile Memory Device),与此相对应的是易失性存储设备(Volatile Memory Device)。关于什么是非易失性/易失性,从名字中就可以看出,非易失性就是不容易丢失,数据存储在这类设备中,即使断电了,也不会丢失,这类设备,除了Flash,还有其他比较常见的入硬盘,ROM等,与此相对的,易失性就是断电了,数据就丢失了,比如大家常用的内存,不论是以前的SDRAMDDR SDRAM,还是现在的DDR2DDR3等,都是断电后,数据就没了。

 

Flash的内部存储是MOSFET,里面有个悬浮门(Floating Gate),是真正存储数据的单元。

Flash之前,紫外线可擦除(uv-erasable)EPROM,就已经采用用Floating Gate存储数据这一技术了。

【简介】如何编写linux下nand flash驱动-1 - green-waste - 活着,生存,状态,不虚度。。。

1.典型的Flash内存单元的物理结构

数据在Flash内存单元中是以电荷(electrical charge) 形式存储的。存储电荷的多少,取决于图中的外部门(external gate)所被施加的电压,其控制了是向存储单元中冲入电荷还是使其释放电荷。而数据的表示,以所存储的电荷的电压是否超过一个特定的阈值Vth来表示。

 

SLCMLC的实现机制】

Nand Flash按照内部存储数据单元的电压的不同层次,也就是单个内存单元中,是存储1位数据,还是多位数据,可以分为SLCMLC

1.       SLCSingle Level Cell:

单个存储单元,只存储一位数据,表示成10.

就是上面介绍的,对于数据的表示,单个存储单元中内部所存储电荷的电压,和某个特定的阈值电压Vth,相比,如果大于此Vth值,就是表示1,反之,小于Vth,就表示0.

对于nand Flash的数据的写入1,就是控制External Gate去充电,使得存储的电荷够多,超过阈值Vth,就表示1了。而对于写入0,就是将其放电,电荷减少到小于Vth,就表示0了。

关于为何Nand Flash不能从0变成1,我的理解是,物理上来说,是可以实现每一位的,从0变成1的,但是实际上,对于实际的物理实现,出于效率的考虑,如果对于,每一个存储单元都能单独控制,即,0变成1就是,对每一个存储单元单独去充电,所需要的硬件实现就很复杂和昂贵,同时,所进行对块擦除的操作,也就无法实现之前的,一闪而过的速度了,也就失去了Flash的众多特性了。

 

2.       MLCMulti Level Cell

SLC相对应,就是单个存储单元,可以存储多个位,比如2位,4位等。其实现机制,说起来比较简单,就是,通过控制内部电荷的多少,分成多个阈值,通过控制里面的电荷多少,而达到我们所需要的存储成不同的数据。比如,假设输入电压是Vin4V(实际没有这样的电压,此处只是为了举例方便),那么,可以设计出22次方=4个阈值, 1/4 Vin1V2/4Vin2V3/4Vin3VVin4V,分别表示2位数据00011011,对于写入数据,就是充电,通过控制内部的电荷的多少,对应表示不同的数据。

对于读取,则是通过对应的内部的电流(与Vth成反比),然后通过一系列解码电路完成读取,解析出所存储的数据。这些具体的物理实现,都是有足够精确的设备和技术,才能实现精确的数据写入和读出的。

单个存储单元可以存储2位数据的,称作22次方=4 Level Cell,而不是2 Level Cell,这点,之前差点搞晕了。。。,同理,对于新出的单个存储单元可以存储4位数据的,称作 24次方=16 Level Cell

 

【关于如何识别SLC还是MLC

Nand Flash设计中,有个命令叫做Read ID,读取ID,意思是读取芯片的ID,就像大家的身份证一样,这里读取的ID中,是读取好几个字节,一般最少是4个,新的芯片,支持5个甚至更多,从这些字节中,可以解析出很多相关的信息,比如此Nand Flash内部是几个芯片(chip)所组成的,每个chip包含了几片(Plane),每一片中的页大小,块大小,等等。在这些信息中,其中有一个,就是识别此flashSLC还是MLC。下面这个就是最常见的Nand Flashdatasheet中所规定的,第3个字节,3rd byte,所表示的信息,其中就有SLC/MLC的识别信息:


 

 



 

Description

I/O7

I/O6

I/O5 I/O4

I/O3 I/O2

I/O1 I/O0

Internal

Chip Number

1

2

4

8

 

 

 

 

0    0

0    1

1    0

1    1

Cell Type

2 Level Cell

4 Level Cell

8 Level Cell

16 Level Cell

 

 

 

0     0

0     1

1     0

1     1

 

Number of

Simultaneously

Programmed Pages

1

2

4

8

 

 

0     0

0     1

1     0

1     1

 

 

Interleave Program

Between multiple chips

Not Support

Support

 

0

1

 

 

 

Cache Program

Not Support

Support

0

1

 

 

 

 

1.Nand Flash 3ID的含义

 

Nand Flash的物理存储单元的阵列组织结构】

Nand flash的内部组织结构,此处还是用图来解释,比较容易理解:

【简介】如何编写linux下nand flash驱动-1 - green-waste - 活着,生存,状态,不虚度。。。

2.Nand Flash物理存储单元的阵列组织结构

上图是K9K8G08U0Adatasheet中的描述。

简单解释就是:

1.一个nand flash由很多个块(Block)组成,块的大小一般是128KB256KB512KB,此处是128KB

2.每个块里面又包含了很多页(page)。每个页的大小,对于现在常见的nand flash多数是2KB,更新的nand flash4KB,这类的,页大小大于2KBnand flash,被称作big block,对应的发读写命令地址,一共5个周期(cycle),而老的nand flash,页大小是256B512B,这类的nand flash被称作small block,。地址周期只有4个。

而块,也是Nand Flash的擦除操作的基本/最小单位。

3.每一个页,对应还有一块区域,叫做空闲区域(spare area/冗余区域(redundant area),而Linux系统中,一般叫做OOBOut Of Band),这个区域,是最初基于Nand Flash的硬件特性:数据在读写时候相对容易错误,所以为了保证数据的正确性,必须要有对应的检测和纠错机制,此机制被叫做EDC(Error Detection Code)/ECCError Code Correction, 或者 Error Checking and Correcting),所以设计了多余的区域,用于放置数据的校验值。

页是Nand Flash的写入操作的基本/最小的单位。

 

Nand Flash数据存储单元的整体架构】

简单说就是,常见的nand flash,内部只有一个chip,每个chip只有一个plane

而有些复杂的,容量更大的nand flash,内部有多个chip,每个chip有多个plane。这类的nand flash,往往也有更加高级的功能,比如下面要介绍的Multi Plane ProgramInterleave Page Program等。

比如,型号为K9K8G08U0A这个芯片(chip),内部有两个K9F4G08U0A,每个K9F4G08U0A包含了2Plane,每个Plane1Gb,所以K9F4G08U0A的大小是1Gb×22Gb256MB,因此,K9K8G08U0A内部有2K9F4G08U0A,即4Plane,总大小是4×256MB1GB

而型号是K9WAG08U1Anand flash,内部包含了2K9K8G08U0A,所以,总容量是K9K8G08U0A的两倍=1GB×22GB,类似地K9NBG08U5A,内部包含了4K9K8G08U0A,总大小就是4×1GB4GB

 

Flash名称的由来】

Flash的擦除操作是以block块为单位的,与此相对应的是其他很多存储设备,是以bit位为最小读取/写入的单位,Flash是一次性地擦除整个块:在发送一个擦除命令后,一次性地将一个block,常见的块的大小是128KB/256KB。。,全部擦除为1,也就是里面的内容全部都是0xFF了,由于是一下子就擦除了,相对来说,擦除用的时间很短,可以用一闪而过来形容,所以,叫做Flash Memory。中文有的翻译为 (快速)闪存。

 

Flash相对于普通设备的特殊性】

1.       上面提到过的,Flash最小操作单位,有些特殊。

一般设备,比如硬盘/内存,读取和写入都是以bit位为单位,读取一个bit的值,将某个值写入对应的地址的位,都是可以按位操作的。

但是Flash由于物理特性,使得内部存储的数据,只能从1变成0,这点,可以从前面的内部实现机制了解到,只是方便统一充电,不方便单独的存储单元去放电,所以才说,只能从1变成0,也就是释放电荷。

所以,总结一下Flash的特殊性如下:

 

 

普通设备(硬盘/内存等)

Flash

读取/写入的叫法

读取/写入

读取/编程(Program)

读取/写入的最小单位

Bit/

Page/

擦除(Erase)操作的最小单位

Bit/

Block/

擦除操作的含义

将数据删除/全部写入0

将整个块都擦除成全是1,也就是里面的数据都是0xFF

对于写操作

直接写即可

在写数据之前,要先擦除,然后再写

2.Flash和普通设备相比所具有的特殊性

注:

之所以将写操作叫做编程,是因为,flash 和之前的EPROMEEPROM继承发展而来,而之前的EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory),往里面写入数据,就叫做编程Program,之所以这么称呼,是因为其对数据的写入,是需要用电去擦除/写入的,就叫做编程。

对于目前常见的页大小是2K/4KNand Flash,其块的大小有128KB/256KB/512KB等。而对于Nor Flash,常见的块大小有64K/32K等。

③在写数据之前,要先擦除,内部就都变成0xFF了,然后才能写入数据,也就是将对应位由1变成0

 

Nand Flash引脚(Pin)的说明】

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3.Nand Flash引脚功能说明

上图是常见的Nand Flash所拥有的引脚(Pin)所对应的功能,简单翻译如下:

1.       I/O0 ~ I/O7:用于输入地址/数据/命令,输出数据

2.       CLECommand Latch Enable,命令锁存使能,在输入命令之前,要先在模式寄存器中,设置CLE使能

3.       ALEAddress Latch Enable,地址锁存使能,在输入地址之前,要先在模式寄存器中,设置ALE使能

4.       CE#Chip Enable,芯片使能,在操作Nand Flash之前,要先选中此芯片,才能操作

5.       RE#Read Enable,读使能,在读取数据之前,要先使CE#有效。

6.       WE#Write Enable,写使能, 在写取数据之前,要先使WE#有效。

7.       WP#Write Protect,写保护

8.       R/B#:Ready/Busy Output,就绪/,主要用于在发送完编程/擦除命令后,检测这些操作是否完成,,表示编程/擦除操作仍在进行中,就绪表示操作完成.

9.       VccPower,电源

10.   VssGround,接地

11.   N.CNon-Connection,未定义,未连接。

[小常识]

在数据手册中,你常会看到,对于一个引脚定义,有些字母上面带一横杠的,那是说明此引脚/信号是低电平有效,比如你上面看到的RE头上有个横线,就是说明,此RE是低电平有效,此外,为了书写方便,在字母后面加“#”,也是表示低电平有效,比如我上面写的CE#;如果字母头上啥都没有,就是默认的高电平有效,比如上面的CLE,就是高电平有效。

 

【为何需要ALECLE

突然想明白了,Nand Flash, 为何设计这么多的命令,把整个系统搞这么复杂的原因了:

比如命令锁存使能(Command Latch Enable,CLE) 地址锁存使能(Address Latch EnableALE),那是因为,Nand Flash8I/O,而且是复用的,也就是,可以传数据,也可以传地址,也可以传命令,为了区分你当前传入的到底是啥,所以,先要用发一个CLE(或ALE)命令,告诉nand Flash的控制器一声,我下面要传的是命令(或地址),这样,里面才能根据传入的内容,进行对应的动作。否则,nand flash内部,怎么知道你传入的是数据,还是地址,还是命令啊,也就无法实现正确的操作了.

 

Nand Flash只有8I/O引脚的好处】

1.       减少外围引脚:相对于并口(Parellel)Nor Flash4852个引脚来说,的确是大大减小了引脚数目,这样封装后的芯片体积,就小很多。现在芯片在向体积更小,功能更强,功耗更低发展,减小芯片体积,就是很大的优势。同时,减少芯片接口,也意味着使用此芯片的相关的外围电路会更简化,避免了繁琐的硬件连线。

2.       提高系统的可扩展性,因为没有像其他设备一样用物理大小对应的完全数目的addr引脚,在芯片内部换了芯片的大小等的改动,对于用全部的地址addr的引脚,那么就会引起这些引脚数目的增加,比如容量扩大一倍,地址空间/寻址空间扩大一倍,所以,地址线数目/addr引脚数目,就要多加一个,而对于统一用8I/O的引脚的Nand Flash,由于对外提供的都是统一的8个引脚,内部的芯片大小的变化或者其他的变化,对于外部使用者(比如编写nand flash驱动的人)来说,不需要关心,只是保证新的芯片,还是遵循同样的接口,同样的时序,同样的命令,就可以了。这样就提高了系统的扩展性。

 

Nand flash的一些典型(typical)特性】

1.页擦除时间是200us,有些慢的有800us

2.块擦除时间是1.5ms.

3.页数据读取到数据寄存器的时间一般是20us

4.串行访问(Serial access)读取一个数据的时间是25ns,而一些旧的nand flash30ns,甚至是50ns

5.输入输出端口是地址和数据以及命令一起multiplex复用的。

以前老的Nand Flash,编程/擦除时间比较短,比如K9G8G08U0M,才5K次,而后来很多6.nand flash的编程/擦除的寿命,最多允许的次数,以前的nand flash多数是10K次,也就是1万次,而现在很多新的nand flash,技术提高了,比如,MicronMT29F1GxxABBNumonyx NAND04G-B2D/NAND08G-BxC,都可以达到100K,也就是10万次的编程/擦除。和之前常见的Nor Flash达到同样的使用寿命了。

7.48引脚的TSOP1封装  52引脚的ULGA封装

 

Nand Flash中的特殊硬件结构】

由于nand flash相对其他常见设备来说,比较特殊,所以,特殊的设备,也有特殊的设计,所以,有些特殊的硬件特性,就有比较解释一下:

1.       页寄存器(Page Register):由于Nand Flash读取和编程操作来说,一般最小单位是页,所以,nand flash在硬件设计时候,就考虑到这一特性,对于每一片,都有一个对应的区域,专门用于存放,将要写入到物理存储单元中去的或者刚从存储单元中读取出来的,一页的数据,这个数据缓存区,本质上就是一个buffer,但是只是名字叫法不同,datasheet里面叫做Page Register,此处翻译为 页寄存器,实际理解为页缓存,更为恰当些。而正是因为有些人不了解此内部结构,才容易产生之前遇到的某人的误解,以为内存里面的数据,通过Nand FlashFIFO,写入到Nand Flash里面去,就以为立刻实现了实际数据写入到物理存储单元中了。而实际上,只是写到了这个页缓存中,只有等你发了对应的编程第二阶段的确认命令0x10之后,实际的编程动作才开始,才开始把页缓存中的数据,一点点写到物理存储单元中去。

所以,简单总结一下就是,对于数据的流向,实际是经过了如下步骤:

【简介】如何编写linux下nand flash驱动-1 - green-waste - 活着,生存,状态,不虚度。。。

4 Nand Flash读写时的数据流向

 

Nand Flash中的坏块(Bad Block)

Nand Flash中,一个块中含有1个或多个位是坏的,就成为其为坏块。

坏块的稳定性是无法保证的,也就是说,不能保证你写入的数据是对的,或者写入对了,读出来也不一定对的。而正常的块,肯定是写入读出都是正常的。

坏块有两种:

1)一种是出厂的时候,也就是,你买到的新的,还没用过的Nand Flash,就可以包含了坏块。此类出厂时就有的坏块,被称作factory (masked)bad blockinitial bad/invalid block,在出厂之前,就会做对应的标记,标为坏块。

具体标记的地方是,对于现在常见的页大小为2KNand Flash,是块中第一个页的oob起始位置(关于什么是页和oob,下面会有详细解释)的第1个字节(旧的小页面,pagesize512B甚至256Bnand flash,坏块标记是第6个字节),如果不是0xFF,就说明是坏块。相对应的是,所有正常的块,好的块,里面所有数据都是0xFF的。

2)第二类叫做在使用过程中产生的,由于使用过程时间长了,在擦块除的时候,出错了,说明此块坏了,也要在程序运行过程中,发现,并且标记成坏块的。具体标记的位置,和上面一样。这类块叫做worn-out bad block

 

对于坏块的管理,在Linux系统中,叫做坏块管理(BBMBad Block Managment),对应的会有一个表去记录好块,坏块的信息,以及坏块是出厂就有的,还是后来使用产生的,这个表叫做坏块表(BBTBad Block Table)。在Linux 内核MTD架构下的Nand Flash驱动,和UbootNand Flash驱动中,在加载完驱动之后,如果你没有加入参数主动要求跳过坏块扫描的话,那么都会去主动扫描坏块,建立必要的BBT的,以备后面坏块管理所使用。

 

而关于好块和坏块,Nand Flash在出厂的时候,会做出保证:

1.关于好的,可以使用的块的数目达到一定的数目,比如三星的K9G8G08U0M,整个flash一共有4096个块,出厂的时候,保证好的块至少大于3996个,也就是意思是,你新买到这个型号的nand flash,最坏的可能, 30963996100个坏块。不过,事实上,现在出厂时的坏块,比较少,绝大多数,都是使用时间长了,在使用过程中出现的。

2.保证第一个块是好的,并且一般相对来说比较耐用。做此保证的主要原因是,很多Nand Flash坏块管理方法中,就是将第一个块,用来存储上面提到的BBT,否则,都是出错几率一样的块,那么也就不太好管理了,连放BBT的地方,都不好找了,^_^

 

一般来说,不同型号的Nand Flash的数据手册中,也会提到,自己的这个nand flash,最多允许多少个坏块。就比如上面提到的,三星的K9G8G08U0M,最多有100个坏块。

 

对于坏块的标记,本质上,也只是对应的flash上的某些字节的数据是非0xFF而已,所以,只要是数据,就是可以读取和写入的。也就意味着,可以写入其他值,也就把这个坏块标记信息破坏了。对于出厂时的坏块,一般是不建议将标记好的信息擦除掉的。

uboot中有个命令是“nand scrub”就可以将块中所有的内容都擦除了,包括坏块标记,不论是出厂时的,还是后来使用过程中出现而新标记的。一般来说,不建议用这个。不过,我倒是经常用,其实也没啥大碍,呵呵。

最好用“nand erase”只擦除好的块,对于已经标记坏块的块,不擦除。

 

 

nand Flash中页的访问顺序】

在一个块内,对每一个页进行编程的话,必须是顺序的,而不能是随机的。比如,一个块中有128个页,那么你只能先对page0编程,再对page1编程,。。。。,而不能随机的,比如先对page3,再page1page2.page0page4.。。。

 

【片选无关(CE don’t-care)技术

很多Nand flash支持一个叫做CE don’t-care的技术,字面意思就是,不关心是否片选,

那有人会问了,如果不片选,那还能对其操作吗?答案就是,这个技术,主要用在当时是不需要选中芯片却还可以继续操作的这些情况:在某些应用,比如录音,音频播放等应用,中,外部使用的微秒(us)级的时钟周期,此处假设是比较少的2us,在进行读取一页或者对页编程时,是对Nand Flash操作,这样的串行(Serial Access)访问的周期都是20/30/50ns,都是纳秒(ns)级的,此处假设是50ns,当你已经发了对应的读或写的命令之后,接下来只是需要Nand Flash内部去自己操作,将数据读取除了或写入进去到内部的数据寄存器中而已,此处,如果可以把片选取消,CE#是低电平有效,取消片选就是拉高电平,这样会在下一个外部命令发送过来之前,即微秒量级的时间里面,即2us50ns2us,这段时间的取消片选,可以降低很少的系统功耗,但是多次的操作,就可以在很大程度上降低整体的功耗了。

总结起来简单解释就是:由于某些外部应用的频率比较低,而Nand Flash内部操作速度比较快,所以具体读写操作的大部分时间里面,都是在等待外部命令的输入,同时却选中芯片,产生了多余的功耗,此“不关心片选”技术,就是在Nand Flash的内部的相对快速的操作(读或写)完成之后,就取消片选,以节省系统功耗。待下次外部命令/数据/地址输入来的时候,再选中芯片,即可正常继续操作了。这样,整体上,就可以大大降低系统功耗了。

:Nand Flash的片选与否,功耗差别会有很大。如果数据没有记错的话,我之前遇到我们系统里面的nand flash的片选,大概有5mA的电流输出呢,要知道,整个系统优化之后的待机功耗,也才10mA左右的。

 

【带EDC的拷回操作以及Sector的定义(Copy-Back Operation with EDC & Sector Definition for EDC)】

Copy-Back功能,简单的说就是,将一个页的数据,拷贝到另一个页。

如果没有Copy-Back功能,那么正常的做法就是,先要将那个页的数据拷贝出来放到内存的数据buffer中,读出来之后,再用写命令将这页的数据,写到新的页里面。

Copy-Back功能的好处在于,不需要用到外部的存储空间,不需要读出来放到外部的buffer里面,而是可以直接读取数据到内部的页寄存器(page register)然后写到新的页里面去。而且,为了保证数据的正确,要硬件支持EDCError Detection Code)的,否则,在数据的拷贝过程中,可能会出现错误,并且拷贝次数多了,可能会累积更多错误。

而对于错误检测来说,硬件一般支持的是512字节数据,对应有16字节用来存放校验产生的ECC数值,而这512字节一般叫做一个扇区。对于2K64字节大小的页来说,按照512字节分,分别叫做ABCD区,而后面的64字节的oob区域,按照16字节一个区,分别叫做EFGH区,对应存放ABCD数据区的ECC的值。

Copy-Back编程的主要作用在于,去掉了数据串行读取出来,再串行写入进去的时间,所以,而这部分操作,是比较耗时的,所以此技术可以提高编程效率,提高系统整体性能。

 

【多片同时编程(Simultaneously Program Multi Plane)

对于有些新出的Nand Flash,支持同时对多个片进行编程,比如上面提到的三星的K9K8G08U0A,内部包含4(Plane),分别叫做Plane0Plane1Plane2Plane3.由于硬件上,对于每一个Plane,都有对应的大小是2048+64=2112字节的页寄存器(Page Register),使得同时支持多个Plane编程成为可能。 K9K8G08U0A支持同时对2Plane进行编程。不过要注意的是,只能对Plane0Plane1或者Plane2Plane3,同时编程,而不支持Plane0Plane2同时编程。

 

【交错页编程(Interleave Page Program)】

多片同时编程,是针对一个chip里面的多个Plane来说的,

而此处的交错页编程,是指对多个chip而言的。

可以先对一个chip,假设叫chip1,里面的一页进行编程,然后此时,chip1内部就开始将数据一点点写到页里面,就出于忙的状态了,而此时可以利用这个时间,对出于就绪状态的chip2,也进行页编程,发送对应的命令后,chip2内部也就开始慢慢的写数据到存储单元里面去了,也出于忙的状态了。此时,再去检查chip1,如果编程完成了,就可以开始下一页的编程了,然后发完命令后,就让其内部慢慢的编程吧,再去检查chip2,如果也是编程完了,也就可以进行接下来的其他页的编程了。如此,交互操作chip1chip2,就可以有效地利用时间,使得整体编程效率提高近2倍,大大提高nand flash的编程/擦写速度了。

 

【随机输出页内数据(Random Data Output In a Page)】

在介绍此特性之前,先要说说,与Random Data Output In a Page相对应的是,普通的,正常的,sequential data output in a page

正常情况下,我们读取数据,都是先发读命令,然后等待数据从存储单元到内部的页数据寄存器中后,我们通过不断地将RE#(Read Enale,低电平有效)置低,然后从我们开始传入的列的起始地址,一点点读出我们要的数据,直到页的末尾,当然有可能还没到页地址的末尾,就不再读了。所谓的顺序(sequential)读取也就是,根据你之前发送的列地址的起始地址开始,每读一个字节的数据出来,内部的数据指针就加1,移到下个字节的地址,然后你再读下一个字节数据,就可以读出来你要的数据了,直到读取全部的数据出来为止。

而此处的随机(random)读取,就是在你正常的顺序读取的过程中,先发一个随机读取的开始命令0x05命令,再传入你要将内部那个数据指针定位到具体什么地址,也就是2cycle的列地址,然后再发随机读取结束命令0xE0,然后,内部那个数据地址指针,就会移动到你所制定的位置了,你接下来再读取的数据,就是从那个制定地址开始的数据了。

nand flash数据手册里面也说了,这样的随机读取,你可以多次操作,没限制的。

请注意,上面你所传入的地址,都是列地址,也就是页内地址,也就是说,对于页大小为2Knand flash来说,所传入的地址,应该是小于2048+642112的。

不过,实际在nand flash的使用中,好像这种用法很少的。绝大多数,都是顺序读取数据。

 

【页编程】

Nand flash的写操作叫做编程Program,编程,一般情况下,是以页为单位的。

有的Nand Flash,比如K9K8G08U0A,支持部分页编程,但是有一些限制:在同一个页内的,连续的部分页的编程,不能超过4此。一般情况下,很少使用到部分页编程,都是以页为单位进行编程操作的。

 

一个操作,用两个命令去实现,看起来是多余,效率不高,但是实际上,有其特殊考虑,

至少对于块擦除来说,开始的命令0x60是擦除设置命令(erase setup comman),然后传入要擦除的块地址,然后再传入擦除确认命令(erase confirm command0xD0,以开始擦除的操作。

这种,分两步:开始设置,最后确认的命令方式,是为了避免由于外部由于无意的/未预料而产生的噪音,比如,由于某种噪音,而产生了0x60命令,此时,即使被nand flash误认为是擦除操作,但是没有之后的确认操作0xD0nand flash就不会去擦除数据,这样使得数据更安全,不会由于噪音而误操作。

 

【读(read)操作过程详解】

以最简单的read操作为例,解释如何理解时序图,以及将时序图

中的要求,转化为代码。

 

解释时序图之前,让我们先要搞清楚,我们要做的事情:那就是,要从nand flash某个页里面,读取我们要的数据。

要实现此功能,会涉及到几部分的知识,至少很容易想到的就是:需要用到哪些命令,怎么发这些命令,怎么计算所需要的地址,怎么读取我们要的数据等等。

下面,就一步步的解释,需要做什么,以及如何去做:

1.需要使用何种命令

首先,是要了解,对于读取数据,要用什么命令。

下面是datasheet中的命令集合:

【简介】如何编写linux下nand flash驱动-2 - green-waste - 活着,生存,状态,不虚度。。。

5.Nand Flash K9K8G08U0A的命令集合

很容易看出,我们要读取数据,要用到Read命令,该命令需要2个周期,第一个周期发0x00,第二个周期发0x30

 

2.发送命令前的准备工作以及时序图各个信号的具体含义

知道了用何命令后,再去了解如何发送这些命令。

 [小常识]

在开始解释前,多罗嗦一下使能这个词,以便有些读者和我以前一样,在听这类虽然对于某些专业人士说是属于最基本的词汇了,但是对于初次接触,或者接触不多的人来说,听多了,容易被搞得一头雾水:使能(Enable),是指使其(某个信号)有效,使其生效的意思,“使其”“能够”怎么怎么样。。。。比如,上面图中的CLE线号,是高电平有效,如果此时将其设为高电平,我们就叫做,将CLE使能,也就是使其生效的意思。

 

【简介】如何编写linux下nand flash驱动-2 - green-waste - 活着,生存,状态,不虚度。。。

6.Nand Flash数据读取操作的时序图

注:此图来自三星的型号K9K8G08U0Anand flash的数据手册(datasheet)

 

我们来一起看看,我在图6中的特意标注的①边上的黄色竖线。

黄色竖线所处的时刻,是在发送读操作的第一个周期的命令0x00之前的那一刻。

让我们看看,在那一刻,其所穿过好几行都对应什么值,以及进一步理解,为何要那个值。

1)黄色竖线穿过的第一行,是CLE。还记得前面介绍命令所存使能(CLE)那个引脚吧?CLE,将CLE1,就说明你将要通过I/O复用端口发送进入Nand Flash的,是命令,而不是地址或者其他类型的数据。只有这样将CLE1,使其有效,才能去通知了内部硬件逻辑,你接下来将收到的是命令,内部硬件逻辑,才会将受到的命令,放到命令寄存器中,才能实现后面正确的操作,否则,不去将CLE1使其有效,硬件会无所适从,不知道你传入的到底是数据还是命令了。

2)而第二行,是CE#,那一刻的值是0。这个道理很简单,你既然要向Nand Flash发命令,那么先要选中它,所以,要保证CE#为低电平,使其有效,也就是片选有效。

3)第三行是WE#,意思是写使能。因为接下来是往nand Flash里面写命令,所以,要使得WE#有效,所以设为低电平。

4)第四行,是ALE是低电平,而ALE是高电平有效,此时意思就是使其无效。而对应地,前面介绍的,使CLE有效,因为将要数据的是命令,而不是地址。如果在其他某些场合,比如接下来的要输入地址的时候,就要使其有效,而使CLE无效了。

5)第五行,RE#,此时是高电平,无效。可以看到,知道后面低6阶段,才变成低电平,才有效,因为那时候,要发生读取命令,去读取数据。

6)第六行,就是我们重点要介绍的,复用的输入输出I/O端口了,此刻,还没有输入数据,接下来,在不同的阶段,会输入或输出不同的数据/地址。

7)第七行,R/B#,高电平,表示RReady/就绪,因为到了后面的第5阶段,硬件内部,在第四阶段,接受了外界的读取命令后,把该页的数据一点点送到页寄存器中,这段时间,属于系统在忙着干活,属于忙的阶段,所以,R/B#才变成低,表示Busy忙的状态的。

介绍了时刻①的各个信号的值,以及为何是这个值之后,相信,后面的各个时刻,对应的不同信号的各个值,大家就会自己慢慢分析了,也就容易理解具体的操作顺序和原理了。

 

3.如何计算出,我们要传入的地址

在介绍具体读取数据的详细流程之前,还要做一件事,那就是,先要搞懂我们要访问的地址,以及这些地址,如何分解后,一点点传入进去,使得硬件能识别才行。

此处还是以K9K8G08U0A为例,此nand flash,一共有8192个块,每个块内有64页,每个页是2K+64 Bytes,假设,我们要访问其中的第7000个块中的第25页中的1208字节处的地址,此时,我们就要先把具体的地址算出来:

物理地址=块大小×块号+页大小×页号+页内地址=7000×128K+64×2K+1208=0x36B204B8,接下来,我们就看看,怎么才能把这个实际的物理地址,转化为nand Flash所要求的格式。

在解释地址组成之前,先要来看看其datasheet中关于地址周期的介绍:

【简介】如何编写linux下nand flash驱动-2 - green-waste - 活着,生存,状态,不虚度。。。

7 Nand Flash的地址周期组成

结合图7和图5中的23阶段,我们可以看出,此nand flash地址周期共有5个,2个列(Column)周期,3个行(Row)周期。而对于对应地,我们可以看出,实际上,列地址A0~A10,就是页内地址,地址范围是从02047,而对出的A11,理论上可以表示20484095,但是实际上,我们最多也只用到了20482011,用于表示页内的oob区域,其大小是64字节。

对应地,A12A30,称作页号,页的号码,可以定位到具体是哪一个页。而其中,A18A30,表示对应的块号,即属于哪个块。

简单解释完了地址组成,那么就很容易分析上面例子中的地址了:

0x36B204B8 = 0011 0110 1011 0010 0000 0100 1011 1000,分别分配到5个地址周期就是:

1st 周期,A7A0        1011 1000 = 0x B8

2nd周期,A11A8       0000 0100 = 0x04

3rd周期,A19A12     0010 0000 = 0x20

4th周期,A27A20     0110 1011 = 0x6B

5th周期,A30A28     0000 0011 = 0x03

注意,与图7中对应的,*L,意思是地电平,由于未用到那些位,datasheet中强制要求设为0,所以,才有上面的2nd周期中的高4位是0000.其他的A30之后的位也是类似原理,都是0

因此,接下来要介绍的,我们要访问第7000个块中的第25页中的1208字节处的话,所要传入的地址就是分5个周期,分别传入两个列地址的:0xB80x04,然后再传3个行地址的:0x200x6B0x03,这样硬件才能识别。

 

4.读操作过程的解释

准备工作终于完了,下面就可以开始解释说明,对于读操作的,上面图中标出来的,1-6个阶段,具体是什么含义。

(1)      操作准备阶段:此处是读(Read)操作,所以,先发一个图5中读命令的第一个阶段的0x00,表示,让硬件先准备一下,接下来的操作是读。

(2)      发送两个周期的列地址。也就是页内地址,表示,我要从一个页的什么位置开始读取数据。

(3)      接下来再传入三个行地址。对应的也就是页号。

(4)      然后再发一个读操作的第二个周期的命令0x30。接下来,就是硬件内部自己的事情了。

(5)      Nand Flash内部硬件逻辑,负责去按照你的要求,根据传入的地址,找到哪个块中的哪个页,然后把整个这一页的数据,都一点点搬运到页缓存中去。而在此期间,你所能做的事,也就只需要去读取状态寄存器,看看对应的位的值,也就是R/B#那一位,是1还是00的话,就表示,系统是busy,仍在忙“(着读取数据),如果是1,就说系统活干完了,忙清了,已经把整个页的数据都搬运到页缓存里去了,你可以接下来读取你要的数据了。

对于这里。估计有人会问了,这一个页一共2048+64字节,如果我传入的页内地址,就像上面给的1208一类的值,只是想读取10282011这部分数据,而不是页开始的0地址整个页的数据,那么内部硬件却读取整个页的数据出来,岂不是很浪费吗?答案是,的确很浪费,效率看起来不高,但是实际就是这么做的,而且本身读取整个页的数据,相对时间并不长,而且读出来之后,内部数据指针会定位到你刚才所制定的1208的那个位置。

(6)      接下来,就是你“窃取“系统忙了半天之后的劳动成果的时候了,呵呵。通过先去Nand Flash的控制器中的数据寄存器中写入你要读取多少个字节(byte)/(word),然后就可以去Nand Flash的控制器的FIFO中,一点点读取你要的数据了。

至此,整个Nand Flash的读操作就完成了。

对于其他操作,可以根据我上面的分析,一点点自己去看datasheet,根据里面的时序图去分析具体的操作过程,然后对照代码,会更加清楚具体是如何实现的。

 

Flash的类型】

Flash的类型主要分两种,nand flashnor flash

除了网上最流行的这个解释之外:

NANDNOR的比较

再多说几句:

1.nor的成本相对高,具体读写数据时候,不容易出错。总体上,比较适合应用于存储少量的代码。

2.Nand flash相对成本低。使用中数据读写容易出错,所以一般都需要有对应的软件或者硬件的数据校验算法,统称为ECC。由于相对来说,容量大,价格便宜,因此适合用来存储大量的数据。其在嵌入式系统中的作用,相当于PC上的硬盘,用于存储大量数据。

所以,一个常见的应用组合就是,用小容量的Nor Flash存储启动代码,比如uboot,系统启动后,初始化对应的硬件,包括SDRAM等,然后将Nand Flash上的Linux 内核读取到内存中,做好该做的事情后,就跳转到SDRAM中去执行内核了,然后内核解压(如果是压缩内核的话,否则就直接运行了)后,开始运行,在Linux内核启动最后,去Nand Flash上,挂载根文件,比如jffs2yaffs2等,挂载完成,运行初始化脚本,启动consle交互,才运行你通过console和内核交互。至此完成整个系统启动过程。

Nor Flash就分别存放的是UbootNand Flash存放的是Linux的内核镜像和根文件系统,以及余下的空间分成一个数据区。

 

Nor flash,有类似于dram之类的地址总线,因此可以直接和CPU相连,CPU可以直接通过地址总线对nor flash进行访问,而nand flash没有这类的总线,只有IO接口,只能通过IO接口发送命令和地址,对nand flash内部数据进行访问。相比之下,nor flash就像是并行访问,nand flash就是串行访问,所以相对来说,前者的速度更快些。

但是由于物理制程/制造方面的原因,导致nor nand在一些具体操作方面的特性不同:

 

NOR

NAND

(备注)

接口

总线

I/O接口

这个两者最大的区别

单个cell大小

 

单个Cell成本

 

读耗时

 

单字节的编程时间

 

多字节的编程时间

 

擦除时间

 

功耗

低,但是需要额外的RAM

 

是否可以执行代码

不行, 但是一些新的芯片,可以在第一页之外执行一些小的loader1

即是否允许,芯片内执行(XIP, eXecute In Place) (2)

位反转(Bit twiddling/bit flip)

几乎无限制

1-4次,也称作 “部分页编程限制”

也就是数据错误,0->11->0

在芯片出厂时候是否允许坏块

不允许

允许

 

3 Nand Flash Nor Flash的区别

1.       理论上是可以的,而且也是有人验证过可以的,只不过由于nand flash的物理特性,不能完全保证所读取的数据/代码是正确的,实际上,很少这么用而已。因为,如果真是要用到nand flashXIP,那么除了读出速度慢之外,还要保证有数据的校验,以保证读出来的,将要执行的代码/数据,是正确的。否则,系统很容易就跑飞了。。。

2.       芯片内执行(XIP, eXecute In Place):

http://hi.baidu.com/serial_story/blog/item/adb20a2a3f8ffe3c5243c1df.html

 

Nand Flash的种类】

具体再分,又可以分为

1)Bare NAND chips:裸片,单独的nand 芯片

2)SmartMediaCards =裸片+一层薄塑料,常用于数码相机和MP3播放器中。之所以称smart,是由于其软件smart,而不是硬件本身有啥smart之处。^_^

3)DiskOnChip:裸片+glue logicglue logic=硬件ECC产生器+用于静态的nand 芯片控制的寄存器+直接访问一小片地址窗口,那块地址中包含了引导代码的stub桩,其可以从nand flash中拷贝真正的引导代码。

 

spare area/oob

Nand由于最初硬件设计时候考虑到,额外的错误校验等需要空间,专门对应每个页,额外设计了叫做spare area空区域,在其他地方,比如jffs2文件系统中,也叫做oobout of band)数据。

其具体用途,总结起来有:

1.       标记是否是坏快

2.       存储ECC数据

3.       存储一些和文件系统相关的数据,如jffs2就会用到这些空间存储一些特定信息,yaffs2文件系统,会在oob中,存放很多和自己文件系统相关的信息。

 

2.       软件方面

如果想要在Linux下编写Nand Flash驱动,那么就先要搞清楚Linux下,关于此部分的整个框架。弄明白,系统是如何管理你的nand flash的,以及,系统都帮你做了那些准备工作,而剩下的,驱动底层实现部分,你要去实现哪些功能,才能使得硬件正常工作起来。

 

【内存技术设备,MTDMemory Technology Device)】

MTD,是Linux的存储设备中的一个子系统。其设计此系统的目的是,对于内存类的设备,提供一个抽象层,一个接口,使得对于硬件驱动设计者来说,可以尽量少的去关心存储格式,比如FTLFFS2等,而只需要去提供最简单的底层硬件设备的读//擦除函数就可以了。而对于数据对于上层使用者来说是如何表示的,硬件驱动设计者可以不关心,而MTD存储设备子系统都帮你做好了。

对于MTD字系统的好处,简单解释就是,他帮助你实现了,很多对于以前或者其他系统来说,本来也是你驱动设计者要去实现的很多功能。换句话说,有了MTD,使得你设计Nand Flash的驱动,所要做的事情,要少很多很多,因为大部分工作,都由MTD帮你做好了。

当然,这个好处的一个“副作用”就是,使得我们不了解的人去理解整个Linux驱动架构,以及MTD,变得更加复杂。但是,总的说,觉得是利远远大于弊,否则,就不仅需要你理解,而且还是做更多的工作,实现更多的功能了。

此外,还有一个重要的原因,那就是,前面提到的nand flash和普通硬盘等设备的特殊性:

有限的通过出复用来实现输入输出命令和地址/数据等的IO接口,最小单位是页而不是常见的bit,写前需擦除等,导致了这类设备,不能像平常对待硬盘等操作一样去操作,只能采取一些特殊方法,这就诞生了MTD设备的统一抽象层。

MTD,将nand flashnor flash和其他类型的flash等设备,统一抽象成MTD设备来管理,根据这些设备的特点,上层实现了常见的操作函数封装,底层具体的内部实现,就需要驱动设计者自己来实现了。具体的内部硬件设备的读//擦除函数,那就是你必须实现的了。

HARD drives

MTD device

连续的扇区

连续的可擦除块

扇区都很小(512B,1024B)

可擦除块比较大 (32KB,128KB)

主要通过两个操作对其维护操作:读扇区,写扇区

主要通过三个操作对其维护操作:从擦除块中读,写入擦除块,擦写可擦除块

坏快被重新映射,并且被硬件隐藏起来了(至少是在如今常见的LBA硬盘设备中是如此)

坏的可擦除块没有被隐藏,软件中要处理对应的坏块问题。

HDD扇区没有擦写寿命超出的问题。

可擦除块是有擦除次数限制的,大概是104-105.

4.MTD设备和硬盘设备之间的区别

 

多说一句,关于MTD更多的内容,感兴趣的,去附录中的MTD的主页去看。

关于mtd设备驱动,感兴趣的可以去参考

MTD原始设备与FLASH硬件驱动的对话

MTD原始设备与FLASH硬件驱动的对话-

那里,算是比较详细地介绍了整个流程,方便大家理解整个mtd框架和nand flash驱动。

 

Nand flash驱动工作原理】

在介绍具体如何写Nand Flash驱动之前,我们先要了解,大概的,整个系统,和Nand Flash相关的部分的驱动工作流程,这样,对于后面的驱动实现,才能更加清楚机制,才更容易实现,否则就是,即使写完了代码,也还是没搞懂系统是如何工作的了。

让我们以最常见的,Linux内核中已经有的三星的Nand Flash驱动,来解释Nand Flash驱动具体流程和原理。

 

此处是参考2.6.29版本的Linux源码中的\drivers\mtd\nand\s3c2410.c,以2410为例。

1.       nand flash驱动加载后,第一步,就是去调用对应的init函数,s3c2410_nand_init,去将在nand flash驱动注册到Linux驱动框架中。

2.       驱动本身,真正开始,是从probe函数,s3c2410_nand_probe->s3c24xx_nand_probe,

probe过程中,去用clk_enable打开nand flash控制器的clock时钟,用request_mem_region去申请驱动所需要的一些内存等相关资源。然后,在s3c2410_nand_inithw中,去初始化硬件相关的部分,主要是关于时钟频率的计算,以及启用nand flash控制器,使得硬件初始化好了,后面才能正常工作。

3.       需要多解释一下的,是这部分代码:

       for (setno = 0; setno < nr_sets; setno++, nmtd++) {

              pr_debug("initialising set %d (%p, info %p)\n", setno, nmtd, info);

/* 调用init chip去挂载你的nand 驱动的底层函数到nand flash的结构体中,以及设置对应的ecc mode,挂载ecc相关的函数 */

              s3c2410_nand_init_chip(info, nmtd, sets);

/* scan_ident,扫描nand 设备,设置nand flash的默认函数,获得物理设备的具体型号以及对应各个特性参数,这部分算出来的一些值,对于nand flash来说,是最主要的参数,比如nand falsh的芯片的大小,块大小,页大小等。 */

              nmtd->scan_res = nand_scan_ident(&nmtd->mtd,

                                           (sets) ? sets->nr_chips : 1);

 

              if (nmtd->scan_res == 0) {

                     s3c2410_nand_update_chip(info, nmtd);

/* scan tail,从名字就可以看出来,是扫描的后一阶段,此时,经过前面的scan_ident,我们已经获得对应nand flash的硬件的各个参数,然后就可以在scan tail中,根据这些参数,去设置其他一些重要参数,尤其是ecclayout,即ecc是如何在oob中摆放的,最后,再去进行一些初始化操作,主要是根据你的驱动,如果没有实现一些函数的话,那么就用系统默认的。 */

                     nand_scan_tail(&nmtd->mtd);

/* add partion,根据你的nand flash的分区设置,去分区 */

                     s3c2410_nand_add_partition(info, nmtd, sets);

              }

              if (sets != NULL)

                     sets++;

       }

4.       等所有的参数都计算好了,函数都挂载完毕,系统就可以正常工作了。

上层访问你的nand falsh中的数据的时候,通过MTD层,一层层调用,最后调用到你所实现的那些底层访问硬件数据/缓存的函数中。

 

Linuxnand flash驱动编写步骤简介】

关于上面提到的,在nand_scan_tail的时候,系统会根据你的驱动,如果没有实现一些函数的话,那么就用系统默认的。如果实现了自己的函数,就用你的。

估计很多人就会问了,那么到底我要实现哪些函数呢,而又有哪些是可以不实现,用系统默认的就可以了呢。

此问题的,就是我们下面要介绍的,也就是,你要实现的,你的驱动最少要做哪些工作,才能使整个nand flash工作起来。

 

1.       对于驱动框架部分

其实,要了解,关于驱动框架部分,你所要做的事情的话,只要看看三星的整个nand flash驱动中的这个结构体,就差不多了:

static struct platform_driver s3c2410_nand_driver = {

       .probe            = s3c2410_nand_probe,

       .remove         = s3c2410_nand_remove,

       .suspend = s3c24xx_nand_suspend,

       .resume         = s3c24xx_nand_resume,

       .driver           = {

              .name     = "s3c2410-nand",

              .owner    = THIS_MODULE,

       },

};

 

对于上面这个结构体,没多少要解释的。从名字,就能看出来:

1probe就是系统“探测”,就是前面解释的整个过程,这个过程中的多数步骤,都是和你自己的nand flash相关的,尤其是那些硬件初始化部分,是你必须要自己实现的。

2remove,就是和probe对应的,“反初始化”相关的动作。主要是释放系统相关资源和关闭硬件的时钟等常见操作了。

(3)suspendresume,对于很多没用到电源管理的情况下,至少对于我们刚开始写基本的驱动的时候,可以不用关心,放个空函数即可。

 

2.       对于nand flash底层操作实现部分

而对于底层硬件操作的有些函数,总体上说,都可以在上面提到的s3c2410_nand_init_chip中找到:

static void s3c2410_nand_init_chip(struct s3c2410_nand_info *info,

                               struct s3c2410_nand_mtd *nmtd,

                               struct s3c2410_nand_set *set)

{

       struct nand_chip *chip = &nmtd->chip;

       void __iomem *regs = info->regs;

 

       chip->write_buf    = s3c2410_nand_write_buf;

       chip->read_buf     = s3c2410_nand_read_buf;

       chip->select_chip  = s3c2410_nand_select_chip;

       chip->chip_delay   = 50;

       chip->priv         = nmtd;

       chip->options    = 0;

       chip->controller   = &info->controller;

 

       switch (info->cpu_type) {

       case TYPE_S3C2410:

/* nand flash控制器中,一般都有对应的数据寄存器,用于给你往里面写数据,表示将要读取或写入多少个字节(byte,u8)/(word,u32) ,所以,此处,你要给出地址,以便后面的操作所使用 */

              chip->IO_ADDR_W = regs + S3C2410_NFDATA;

              info->sel_reg   = regs + S3C2410_NFCONF;

              info->sel_bit  = S3C2410_NFCONF_nFCE;

              chip->cmd_ctrl  = s3c2410_nand_hwcontrol;

              chip->dev_ready = s3c2410_nand_devready;

              break;

。。。。。。

      }

 

       chip->IO_ADDR_R = chip->IO_ADDR_W;

 

       nmtd->info       = info;

       nmtd->mtd.priv       = chip;

       nmtd->mtd.owner    = THIS_MODULE;

       nmtd->set        = set;

 

       if (hardware_ecc) {

              chip->ecc.calculate = s3c2410_nand_calculate_ecc;

              chip->ecc.correct   = s3c2410_nand_correct_data;

/* 此处,多数情况下,你所用的Nand Flash的控制器,都是支持硬件ECC的,所以,此处设置硬件ECC(HW_ECC) ,也是充分利用硬件的特性,而如果此处不用硬件去做的ECC的话,那么下面也会去设置成NAND_ECC_SOFT,系统会用默认的软件去做ECC校验,相比之下,比硬件ECC的效率就低很多,而你的nand flash的读写,也会相应地要慢不少*/

              chip->ecc.mode         = NAND_ECC_HW;

 

              switch (info->cpu_type) {

              case TYPE_S3C2410:

                     chip->ecc.hwctl         = s3c2410_nand_enable_hwecc;

                     chip->ecc.calculate = s3c2410_nand_calculate_ecc;

                     break;

。。。。。

 

              }

       } else {

              chip->ecc.mode         = NAND_ECC_SOFT;

       }

 

       if (set->ecc_layout != NULL)

              chip->ecc.layout = set->ecc_layout;

 

       if (set->disable_ecc)

              chip->ecc.mode     = NAND_ECC_NONE;

}

 

而我们要实现的底层函数,也就是上面蓝色标出来的一些函数而已:

1s3c2410_nand_write_buf s3c2410_nand_read_buf:这是两个最基本的操作函数,其功能,就是往你的nand flash的控制器中的FIFO读写数据。一般情况下,是MTD上层的操作,比如要读取一页的数据,那么在发送完相关的读命令和等待时间之后,就会调用到你底层的read_buf,去nand FlashFIFO中,一点点把我们要的数据,读取出来,放到我们制定的内存的缓存中去。写操作也是类似,将我们内存中的数据,写到Nand FlashFIFO中去。具体的数据流向,参考上面的图4

2s3c2410_nand_select_chip 实现Nand Flash的片选。

3s3c2410_nand_hwcontrol:给底层发送命令或地址,或者设置具体操作的模式,都是通过此函数。

4s3c2410_nand_devreadyNand Flash的一些操作,比如读一页数据,写入(编程)一页数据,擦除一个块,都是需要一定时间的,在命发送完成后,就是硬件开始忙着工作的时候了,而硬件什么时候完成这些操作,什么时候不忙了,变就绪了,就是通过这个函数去检查状态的。一般具体实现都是去读硬件的一个状态寄存器,其中某一位是否是1,对应着是出于“就绪/不忙”还是“忙”的状态。这个寄存器,也就是我们前面分析时序图中的R/B#

5s3c2410_nand_enable_hwecc 在硬件支持的前提下,前面设置了硬件ECC的话,要实现这个函数,用于每次在读写操作前,通过设置对应的硬件寄存器的某些位,使得启用硬件ECC,这样在读写操作完成后,就可以去读取硬件校验产生出来的ECC数值了。

6s3c2410_nand_calculate_ecc:如果是上面提到的硬件ECC的话,就不用我们用软件去实现校验算法了,而是直接去读取硬件产生的ECC数值就可以了。

7s3c2410_nand_correct_data:当实际操作过程中,读取出来的数据所对应的硬件或软件计算出来的ECC,和从oob中读出来的ECC不一样的时候,就是说明数据有误了,就需要调用此函数去纠正错误。对于现在SLC常见的ECC算法来说,可以发现2位,纠正1位。如果错误大于1位,那么就无法纠正回来了。一般情况下,出错超过1位的,好像几率不大。至少我看到的不是很大。更复杂的情况和更加注重数据安全的情况下,一般是需要另外实现更高效和检错和纠错能力更强的ECC算法的。

 

当然,除了这些你必须实现的函数之外,在你更加熟悉整个框架之后,你可以根据你自己的nand flash的特点,去实现其他一些原先用系统默认但是效率不高的函数,而用自己的更高效率的函数替代他们,以提升你的nand flash的整体性能和效率。

 

【引用文章】

1.Brief Intro of Nand Flash

http://hi.baidu.com/serial_story/blog/item/3f1635d1dc041cd7562c84a1.html

2. Samsung的型号为K9G8G08U0MNand Flash的数据手册

要下载数据手册,可以去这里介绍的网站下载:

samsung 4K pagesize SLC Nand Flash K9F8G08U0M datasheet + 推荐一个datasheet搜索的网站

http://hi.baidu.com/serial_story/blog/item/7f25a03def1de309bba167c8.html

3.Nand Falsh Read Operation

http://hi.baidu.com/serial_story/blog/item/f06db3546eced11a3b29356c.html

4. Memory Technology Device (MTD) Subsystem for Linux.

 

转载地址 http://green-waste.blog.163.com/blog/static/3267767820096221127554/

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