【NandFlash系列】之二：S3C2410读写Nand Flash分析

 

一、结构分析

S3C2410处理器集成了8位NandFlash控制器。目前市场上常见的8位NandFlash有三星公司的k9f1208、k9f1g08、k9f2g08等。k9f1208、k9f1g08、k9f2g08的数据页大小分别为512Byte、2kByte、2kByte。它们在寻址方式上有一定差异，所以程序代码并不通用。本文以S3C2410处理器和k9f1208系统为例，讲述NandFlash的读写方法。  

NandFlash的数据是以bit 的方式保存在memory cell里的，如下图所示。一般来说，一个cell 中只能存储一个bit，这些cell 以8 个或者16 个为单位，连成bit line，形成所谓的byte(x8)/word(x16)，这就是NAND Device 的位宽。这些Line 组成Page， page 再组织形成一个Block。k9f1208的相关数据如下：

1block=32page；1page=528byte=512byte(Main Area)+16byte(Spare Area)。  

总容量为=4096（block数量）*32（page/block）*512(byte/page)=64Mbyte  

NandFlash以页为单位读写数据，而以块为单位擦除数据。按照k9f1208的组织方式可以分四类地址： Column Address、halfpage pointer、Page Address 、Block Address。A[0:25]表示数据在64M空间中的地址。

Column Address表示数据在半页中的地址，大小范围0~255，用A[0:7]表示；  

halfpage pointer表示半页在整页中的位置，即在0~255空间还是在256~511空间，用A[8]表示；  

Page Address表示页在块中的地址，大小范围0~31，用A[13:9]表示；  

Block Address表示块在flash中的位置，大小范围0~4095，A[25:14] 表示；

二、读操作过程

K9f1208的寻址分为4个cycle。分别是：A[0:7]、A[9:16]、A[17:24]、A[25]。

读操作的过程为: 1、发送读取指令；2、发送第1个cycle地址；3、发送第2个cycle地址；4、发送第3个cycle地址；5、发送第4个cycle地址；6、读取数据至页末。  

K9f1208提供了两个读指令，‘0x00’、‘0x01’。这两个指令区别在于‘0x00’可以将A[8]置为0，选中上半页；而‘0x01’可以将A[8]置为1，选中下半页。  

虽然读写过程可以不从页边界开始，但在正式场合下还是建议从页边界开始读写至页结束。下面通过分析读取页的代码，阐述读过程。  

static void ReadPage(U32 addr, U8 *buf) //addr表示flash中的第几页，即‘flash地址>>9’
{
    U16 i;
    NFChipEn(); //使能NandFlash 
    WrNFCmd(READCMD0); //发送读指令‘0x00’，由于是整页读取，所以选用指令‘0x00’ 
    WrNFAddr(0); //写地址的第1个cycle，即Column Address，由于是整页读取所以取0 
    WrNFAddr(addr); //写地址的第2个cycle，即A[9:16] 
    WrNFAddr(addr>>8); //写地址的第3个cycle，即A[17:24] 
    WrNFAddr(addr>>16); //写地址的第4个cycle，即A[25]。 
    WaitNFBusy(); //等待系统不忙 
    for(i=0; i<512; i++)
        buf[i] = RdNFDat(); //循环读出1页数据 
    NFChipDs(); //释放NandFlash
}

三、写操作过程  

写操作的过程为: 1、发送写开始指令；2、发送第1个cycle地址；3、发送第2个cycle地址；4、发送第3个cycle地址；5、发送第4个cycle地址；6、写入数据至页末；7、发送写结束指令  

下面通过分析写入页的代码，阐述读写过程。  

static void WritePage(U32 addr, U8 *buf) //addr表示flash中的第几页，即‘flash地址>>9’
{
    U32 i;
    NFChipEn(); //使能NandFlash 
    WrNFCmd(PROGCMD0); //发送写开始指令’0x80’ 
    WrNFAddr(0); //写地址的第1个cycle 
    WrNFAddr(addr); //写地址的第2个cycle 
    WrNFAddr(addr>>8); //写地址的第3个cycle 
    WrNFAddr(addr>>16); 写地址的第4个cycle
    WaitNFBusy(); //等待系统不忙 
    for(i=0; i<512; i++)
        WrNFDat(buf[i]); //循环写入1页数据 
    WrNFCmd(PROGCMD1); //发送写结束指令’0x10’ 
    NFChipDs(); //释放NandFlash
}

四、总结  

本文以S3C2410处理器和k9f1208系统为例讲述了nand flash的读写过程。在读写过程中没有考虑到坏块问题，有关ecc及坏块处理问题将在下个专题中讲述。  

关于作者：  

刘洪涛，华清远见嵌入式培训中心高级讲师、ARM ATC授权培训讲师。