NAND FLASH的读操作及原理

 

硬件原理

上面是我使用的NAND FLASH的硬件原理图，面对这些引脚，很难明白他们是什么含义，下面直接引用韦东山老师的课程中的提问：

NAND FLASH是一个存储芯片
那么: 这样的操作很合理"读地址A的数据，把数据B写到地址A"

问1. 原理图上NAND FLASH和S3C2440之间只有数据线，
     怎么传输地址？
答1．在DATA0～DATA7上既传输数据，又传输地址
     当ALE为高电平时传输的是地址，

问2. 从NAND FLASH芯片手册可知，要操作NAND FLASH需要先发出命令
     怎么传入命令？
答2．在DATA0～DATA7上既传输数据，又传输地址，也传输命令
     当ALE为高电平时传输的是地址，
     当CLE为高电平时传输的是命令
     当ALE和CLE都为低电平时传输的是数据

问3. 数据线既接到NAND FLASH，也接到NOR FLASH，还接到SDRAM、DM9000等等
     那么怎么避免干扰？
答3. 这些设备，要访问之必须"选中"，
     没有选中的芯片不会工作，相当于没接一样

问4. 假设烧写NAND FLASH，把命令、地址、数据发给它之后，
     NAND FLASH肯定不可能瞬间完成烧写的，
     怎么判断烧写完成？
答4. 通过状态引脚RnB来判断：它为高电平表示就绪，它为低电平表示正忙

读操作步骤

由上图的读操作时序图可以得到这么一个读操作的流程：

     （1）发出命令
     （2）发出地址
     （3）读数据

再结合我们的S3C2440芯片，具体操作读NAND FLASH的步骤如下（芯片是通过NAND FLASH控制器进行读写操作的）：

          NAND FLASH                      S3C2440
发命令    选中芯片                   
          CLE设为高电平                   NFCMMD=命令值     
          在DATA0~DATA7上输出命令值
          发出一个写脉冲
            
发地址    选中芯片                        NFADDR=地址值
          ALE设为高电平
          在DATA0~DATA7上输出地址值
          发出一个写脉冲

发数据    选中芯片                        NFDATA=数据值
          ALE,CLE设为低电平
          在DATA0~DATA7上输出数据值
          发出一个写脉冲

读数据    选中芯片                        val=NFDATA
          发出读脉冲
          读DATA0~DATA7的数据

要注意的是，每次操作之前都要写选中NAND FLASH。

接下来我们先了解一下NAND FLASH的内部结构：

       由上图可以看到，每一页的大小为2KB，而且每一页都有64B的OOB（out of bank，主要用于坏块检测）。如果CPU读取NAND FLASH上的第2048个数据，那么将会访问到的是page 1的第一个字节（从page 0开始数），这一点很重要，OOB对于读写操作来说是透明的。另外，发出的地址给NAND FLASH是分为五个周期进行的：

有了这些基础知识后，下面马上开始写代码（下面的代码是用来重定位的作用，也就是从NAND FLASH中读取数据，然后拷贝到目的地址）

void delay_some_time(void)
{
	volatile int i;
	for(i=0; i<10; i++);
}

void nand_select(void)
{
	NFCONT &= ~(1<<1);
}

void nand_deselect(void)
{
	NFCONT |= (1<<1);
}

void nand_cmd(unsigned char cmd)
{
	NFCMMD = cmd;
	delay_some_time(); //经验判断，发出命令后需要等待一些时间
}

void nand_addr(unsigned int addr)
{
	unsigned int col = addr % 2048;
	unsigned int page = addr / 2048;
	//puts("in nand_addr\n\r");

	/*芯片手册规定要在5个周期之内分别按下面的规则发出地址*/
	NFADDR = col & 0xff;
	delay_some_time();
	NFADDR = (col >> 8) & 0xff;
	delay_some_time();

	NFADDR = page & 0xff;
	delay_some_time();
	NFADDR = (page >> 8) & 0xff;
	delay_some_time();
	NFADDR = (page >> 16) & 0xff;
	delay_some_time();
	//puts("leave nand_addr\n\r");
}

void nand_wait_ready(void)
{
	/*NFSTAT的最低位为0的时候代表NAND flash正忙*/
	while (!(NFSTAT & 1));
}

unsigned char nand_data(void)
{
	return NFDATA;
}


void nand_read(unsigned int addr, unsigned char *buf, unsigned int len)
{
	int col = addr % 2048; //有可能是从每页的中间开始读
	int i = 0;
	//puts("in nand_read function\n\r");
	
	/*1. 选中:因为NAND FLASH的数据线是复用的，所以必须先选中*/
	nand_select();

	//puts("after nand_select\n\r");

	while (i

（1）每次读操作开始前都要先选中芯片

（2）读操作前都要先发出00命令

（3）按照NAND FLASH芯片手册的要求，发出的地址，要分为五个周期，分别发出：列地址的低8位、列地址的高8位、行（页）地址的0~7位、行（页）地址的8~15位和行（页）地址的15~23位。其中，列地址求余后的余数，页地址则是除法得到的商。

（4）之后是发出的30命令（就是这么规定，没有解释）

（5）NAND FLASH读数据也很简单，直接读寄存器NFDATA

（6）读完后，取消片选，整个读操作的流程就算结束