nandflash驱动

nandflash没有地址或数据总线，如果是8位nandflash，那么它只有8个IO口，这8个IO口用于传输命令、地址和数据。nandflash主要以page（页）为单位进行读写，以block（块）为单位进行擦除。每一页中又分为main区和spare区，main区用于正常数据的存储，spare区用于存储一些附加信息，如块好坏的标记、块的逻辑地址、页内数据的ECC校验和等。

       在这里，我们使用的nandflash为K9F2G08U0A，它是8位的nandflash。

K9F2G08U0A的一页为（2K＋64）字节（加号前面的2K表示的是main区容量，加号后面的64表示的是spare区容量），它的一块为64页，而整个设备包括了2048个块。这样算下来一共有2112M位容量，如果只算main区容量则有256M字节（即256M×8位）。要实现用8个IO口来要访问这么大的容量，K9F2G08U0A规定了用5个周期来实现。第一个周期访问的地址为A0~A7；第二个周期访问的地址为A8~A11，它作用在IO0~IO3上，而此时IO4~IO7必须为低电平；第三个周期访问的地址为A12~A19；第四个周期访问的地址为A20~A27；第五个周期访问的地址为A28，它作用在IO0上，而此时IO1~IO7必须为低电平。前两个周期传输的是列地址，后三个周期传输的是行地址。通过分析可知，列地址是用于寻址页内空间，行地址用于寻址页，如果要直接访问块，则需要从地址A18开始。

 A0~A11=2^12=4K寻址页内空间

A12~A17=2^6=64寻址页

A18~A28=2^11=2K寻址块

       由于所有的命令、地址和数据全部从8位IO口传输，所以nandflash定义了一个命令集来完成各种操作。

在这里，随意读命令和随意写命令可以实现在一页内任意地址地读写。读状态命令可以实现读取设备内的状态寄存器，通过该命令可以获知写操作或擦除操作是否完成（判断第6位），以及是否成功完成（判断第0位）。

 

       下面介绍s3c2440的nandflash控制器。s3c2440支持8位或16位的每页大小为256字，512字节，1K字和2K字节的nandflash，这些配置是通过系统上电后相应引脚的高低电平来实现的。s3c2440还可以硬件产生ECC校验码，这为准确及时发现nandflash的坏块带来了方便。nandflash控制器的主要寄存器有NFCONF（nandflash配置寄存器），NFCONT（nandflash控制寄存器），NFCMMD（nandflash命令集寄存器），NFADDR（nandflash地址集寄存器），NFDATA（nandflash数据寄存器），NFMECCD0/1（nandflash的main区ECC寄存器），NFSECCD（nandflash的spare区ECC寄存器），NFSTAT（nandflash操作状态寄存器），NFESTAT0/1（nandflash的ECC状态寄存器），NFMECC0/1（nandflash用于数据的ECC寄存器），以及NFSECC（nandflash用于IO的ECC寄存器）。

 

       NFCMMD，NFADDR和NFDATA分别用于传输命令，地址和数据，为了方便起见，我们可以定义一些宏定义用于完成上述操作：

 

其中rNFDATA8的定义为(*(volatile unsigned char *)0x4E000010)。

 

       NFCONF主要用到了TACLS、TWRPH0、TWRPH1，这三个变量用于配置nandflash的时序。s3c2440的数据手册没有详细说明这三个变量的具体含义，但通过它所给出的时序图，我们可以看出，TACLS为CLE/ALE有效到nWE有效之间的持续时间，TWRPH0为nWE的有效持续时间，TWRPH1为nWE无效到CLE/ALE无效之间的持续时间，这些时间都是以HCLK为单位的（本文程序中的HCLK=100MHz）。通过查阅K9F2G08U0A的数据手册，我们可以找到并计算该nandflash与s3c2440相对应的时序：K9F2G08U0A中的tWP与TWRPH0相对应，tCLH与TWRPH1相对应，（tCLS－tWP）与TACLS相对应。K9F2G08U0A给出的都是最小时间，s3c2440只要满足它的最小时间即可，因此TACLS、TWRPH0、TWRPH1这三个变量取值大一些会更保险。在这里，这三个值分别取1，2和0。NFCONF的第0位表示的是外接的nandflash是8位IO还是16位IO，这里当然要选择8位的IO。NFCONT寄存器是另一个需要事先初始化的寄存器。它的第13位和第12位用于锁定配置，第8位到第10位用于nandflash的中断，第4位到第6位用于ECC的配置，第1位用于nandflash芯片的选取，第0位用于nandflash控制器的使能。另外，为了初始化nandflash，还需要配置GPACON寄存器，使它的第17位到第22位与nandflash芯片的控制引脚相对应。下面的程序实现了初始化nandflash控制器：

 

void NF_Init ( void )

{

rGPACON = (rGPACON &~(0x3f<<17)) | (0x3f<<17);            //配置芯片引脚

//TACLS=1、TWRPH0=2、TWRPH1=0，8位IO

rNFCONF = (TACLS<<12)|(TWRPH0<<8)|(TWRPH1<<4)|(0<<0);

//非锁定，屏蔽nandflash中断，初始化ECC及锁定main区和spare区ECC，使能nandflash片选及控制器

       rNFCONT = (0<<13)|(0<<12)|(0<<10)|(0<<9)|(0<<8)|(1<<6)|(1<<5)|(1<<4)|(1<<1)|(1<<0);

}

 

       为了更好地应用ECC和使能nandflash片选，我们还需要一些宏定义：

 

#define NF_nFCE_L()                        {rNFCONT &= ~(1<<1); }

#define NF_CE_L()                            NF_nFCE_L()                                   //打开nandflash片选

#define NF_nFCE_H()                       {rNFCONT |= (1<<1); }

#define NF_CE_H()                           NF_nFCE_H()                            //关闭nandflash片选

#define NF_RSTECC()                       {rNFCONT |= (1<<4); }                     //复位ECC

#define NF_MECC_UnLock()             {rNFCONT &= ~(1<<5); }          //解锁main区ECC

#define NF_MECC_Lock()                 {rNFCONT |= (1<<5); }                     //锁定main区ECC

#define NF_SECC_UnLock()                     {rNFCONT &= ~(1<<6); }          //解锁spare区ECC

#define NF_SECC_Lock()                  {rNFCONT |= (1<<6); }                     //锁定spare区ECC

 

       NFSTAT是另一个比较重要的寄存器，它的第0位可以用于判断nandflash是否在忙，第2位用于检测RnB引脚信号：

 

#define NF_WAITRB()                {while(!(rNFSTAT&(1<<0)));}           //等待nandflash不忙

#define NF_CLEAR_RB()           {rNFSTAT |= (1<<2); }                      //清除RnB信号

#define NF_DETECT_RB()         {while(!(rNFSTAT&(1<<2)));}           //等待RnB信号变高，即不忙

 

       下面介绍读操作，读操作是以页为单位进行的。如果在读取数据的过程中不进行ECC校验判断，则读操作比较简单，在写入读命令的两个周期之间写入要读取的页地址，然后读取数据即可。如果为了更准确地读取数据，则在读取完数据之后还要进行ECC校验判断，以确定所读取的数据是否正确。

 

在上文中我们已经介绍过，nandflash的每一页有两区：main区和spare区，main区用于存储正常的数据，spare区用于存储其他附加信息，其中就包括ECC校验码。当我们在写入数据的时候，我们就计算这一页数据的ECC校验码，然后把校验码存储到spare区的特定位置中，在下次读取这一页数据的时候，同样我们也计算ECC校验码，然后与spare区中的ECC校验码比较，如果一致则说明读取的数据正确，如果不一致则不正确。ECC的算法较为复杂，好在s3c2440能够硬件产生ECC校验码，这样就省去了不少的麻烦事。s3c2440即可以产生main区的ECC校验码，也可以产生spare区的ECC校验码。因为K9F2G08U0A是8位IO口，因此s3c2440共产生4个字节的main区ECC码和2个字节的spare区ECC码。在这里我们规定，在每一页的spare区的第0个地址到第3个地址存储main区ECC，第4个地址和第5个地址存储spare区ECC。产生ECC校验码的过程为：在读取或写入哪个区的数据之前，先解锁该区的ECC，以便产生该区的ECC。在读取或写入完数据之后，再锁定该区的ECC，这样系统就会把产生的ECC码保存到相应的寄存器中。main区的ECC保存到NFMECC0/1中（因为K9F2G08U0A是8位IO口，因此这里只用到了NFMECC0），spare区的ECC保存到NFSECC中。对于读操作来说，我们还要继续读取spare区的相应地址内容，已得到上次写操作时所存储的main区和spare区的ECC，并把这些数据分别放入NFMECCD0/1和NFSECCD的相应位置中。最后我们就可以通过读取NFESTAT0/1（因为K9F2G08U0A是8位IO口，因此这里只用到了NFESTAT0）中的低4位来判断读取的数据是否正确，其中第0位和第1位为main区指示错误，第2位和第3位为spare区指示错误。

页读操作程序：

 

U8 rNF_ReadPage(U32 page_number)

{

       U32 i, mecc0, secc;

 

NF_RSTECC();                   //复位ECC

       NF_MECC_UnLock();          //解锁main区ECC

 

       NF_nFCE_L();                           //打开nandflash片选

       NF_CLEAR_RB();                      //清RnB信号

 

       NF_CMD(CMD_READ1);           //页读命令周期1

 

       //写入5个地址周期

       NF_ADDR(0x00);                                            //列地址A0~A7

       NF_ADDR(0x00);                                            //列地址A8~A11

       NF_ADDR((page_number) & 0xff);                  //行地址A12~A19

       NF_ADDR((page_number >> 8) & 0xff);           //行地址A20~A27

       NF_ADDR((page_number >> 16) & 0xff);         //行地址A28

 

       NF_CMD(CMD_READ2);           //页读命令周期2

 

       NF_DETECT_RB();                    //等待RnB信号变高，即不忙

      

       //读取一页数据内容

       for (i = 0; i < 2048; i++)

       {

              buffer[i] =  NF_RDDATA8();

       }

      

       NF_MECC_Lock();                     //锁定main区ECC值

      

       NF_SECC_UnLock();                  //解锁spare区ECC

 

       mecc0=NF_RDDATA();        //读spare区的前4个地址内容，即第2048~2051地址，这4个字节为main区的ECC

       //把读取到的main区的ECC校验码放入NFMECCD0/1的相应位置内

       rNFMECCD0=((mecc0&0xff00)<<8)|(mecc0&0xff);

       rNFMECCD1=((mecc0&0xff000000)>>8)|((mecc0&0xff0000)>>16);

            

       NF_SECC_Lock();               //锁定spare区的ECC值

 

       secc=NF_RDDATA();           //继续读spare区的4个地址内容，即第2052~2055地址，其中前2个字节为spare区的ECC值

       //把读取到的spare区的ECC校验码放入NFSECCD的相应位置内

       rNFSECCD=((secc&0xff00)<<8)|(secc&0xff);

 

       NF_nFCE_H();             //关闭nandflash片选

      

       //判断所读取到的数据是否正确

       if ((rNFESTAT0&0xf) == 0x0)

              return 0x66;                  //正确

        else

              return 0x44;                  //错误

      

}

 

这段程序是把某一页的内容读取到全局变量数组buffer中。该程序的输入参数直接就为K9F2G08U0A的第几页，例如我们要读取第128064页中的内容，可以调用该程序为：rNF_ReadPage(128064);。由于第128064页是第2001块中的第0页（128064＝2001×64＋0），所以为了更清楚地表示页与块之间的关系，也可以写为：rNF_ReadPage(2001*64);。

from：

http://blog.csdn.net/zhaocj/archive/2010/08/07/5795254.aspx