NandFlash操作详解（一）

NandFlash的分类：

         根据物理结构上的区别，NandFlash主要分为以下两种：

                   SLC(SingleLevel Cell)：单层式存储

                   MLC(MultiLevel Cell)：多层式存储

                   SLC在存储格式上只存一位（bit）数据，而MLC则存放两位数据。

根据NandFlash每页（页的概念在后面有介绍）存储字节数，NandFlash分大页和小页两种，大页就是每一个Page有2k 或4k字节，小页就是一个Page只有512字节。

s3c2410通常使用小页NandFlash，s3c2440通常使用大页NandFlash。s3c2440为了支持大页NandFlash，它的NandFlash控制器相对于s3c2410的NandFlash控制器要多几个寄存器，所以在移植uboot到s3c2440的过程中，基于2410的NandFlash代码改动会涉及到寄存器的修改。

NandFlash的结构：

         手册中有（我的NandFlash芯片为K9F2G08U0C）：

Features中讲到Page、Block，这些东西是什么呢？如下：

从上面的图中可以看到：一块NandFlash可以划分为2048个块，一个块分为64个页，一页分为2k+64字节的两个区，2k存放有效数据，64字节保存校验信息等。

这种划分的形式在任何NandFlash中都是一样的。只是说块数、页数、每页大小可能不一样。

Row Address - 行地址可以简单的认为是页号

Column Address - 列地址相当于在一个页内的偏移地址。

有了页号和偏移地址便能正确的访问到每个存储单元。

 

NandFlash的访问：

         观察开发板的原理图：

可以发现NandFlash的接线没有一根是s3c2440的数据总线addr(n)，这也就说明了s3c2440不能像操作NorFlash/SDRAM一样直接使用绝对地址访问NandFlash空间。也就是说NandFlash的访问是独立于ARM寻址空间的，NandFlash使用独立编址。

         NandFlash的编程应该严格参照NandFlash数据手册的时序来操作信号线（CLE、ALE、CE、R/B等），操作每个时序信号都是有时序关系的，导致在操作和使用上都不方便，所以三星给s3c2440增加了NandFlash控制器，编程操作NandFlash的时候只需要往几个寄存器（配置NandFlash控制器）中写入特定的值即可控制NandFlash。

         回过头来观察电路图，NandFlash的接线中能传输数据的只有LDATA0~LDATA7这8根数据线，地址和数据都是通过这8根线和s3c2440交互的。地址数据有32位（4字节），在传输地址时是分5次传输的（不是4次）。如下：

第一次传输A0~A7          Column Address

第二次传输A8~A11                   Column Address

第三次传输A12~19                 Row Address

第四次传输A20~A27               Row Address

第五次传输A28                          Row Address

 

NandFlash信号引脚：

CLE(CommandLatch Enale)：命令锁存允许

ALE(AddressLatch Enable)：地址锁存允许

CE：芯片选择

RE：读允许

WE：写允许

WP：在写或擦除期间，提供写保护

R/B：读/忙

ALE：地址锁存  ALE = 1，data0-data7上传输的是地址

CLE：命令锁存  CLE = 1，data0-data7上传输的是命令

都是0的时候data0-data7上传输的是数据

 

NandFlash初始化：

         在读/写NandFlash前，都需要先对NandFlash初始化，所谓初始化就是配置一些必要的时序，打开s3c2440手册NandFlash Controller可以看到第一个寄存器是NFCONF：

可以看到这个寄存器需要配置三个域，TACLS、TWRPH0、TWRPH1，这三个值怎么设置呢？看下面的分析：

在NandFlash的芯片手册中找到如下时序：

其中：t2 = TCLS - twp。要想让NandFlash工作必须给NandFlash给这三个时间提供合理值。取值表在NandFlash芯片手册中有说明：

提供至少最小值以上的值才能正常工作。我们的是3.3V的NandFlash芯片。

所以：

t1（twp）最小12ns

t2 = TCLS – twp= 12-12 = 0ns

         t3（TCLH）最小5ns

确定最小值以后找到2440手册的时序：

对照两张时序图可以发现：t2就是TACLS，t1是TWRPH0，t3是TWRPH1.所以便得到了需要配置的三个域的最小值了。

因为NandFlash使用的是HCLK，而我们使用的HCLK是100MHz，就是说一次时钟脉冲10ns。

TACLS最小0ns

         TWRPH0最小12ns

         TWRPH1最小5ns

根据三个域的说明：

所以：

                   10ns* TACLS > 0ns   所以TACLS取1即可

                   10ns* (TWRPH0+1) >12ns 所以TWRPH0取1或2即可

                   10ns* (TWRPH1+1)>5ns 所以TWRPH1取1即可

         以上三个值再取大一点都是可以的，只要比最小值大就行。

配置寄存器NFCONT：

因为在未初始化时，不需要片选，所以需要disable chip Select

         MODE位默认是关闭NandFlash控制器，现在需要打开：

         在对NandFlash控制器做配置后通常需要对控制器做复位操作：

         在NandFlash芯片手册中找到复位操作：

         所以复位操作应有如下步骤：

1、  选择nand（片选），这是每一个NandFlash操作都要做的

2、  清除RnB，因为需要等待RnB信号

3、  发送命令0xff

4、  等待RnB

5、  取消片选

代码实现：

void nand_reset()                                                                                                                                                                                                        {     //选中flash、片选     select_chip();         //清除RnB     clear_RnB();         //发送0xff命令     send_cmd(0xff);         //等待RnB     wait_RnB();         //取消选中flash     deselect_chip(); }   void nand_init()//NandFlash初始化 {     //初始化NFCONF     NFCONF = (TACLS<<12) | (TWRPH0<<8) | (TWRPH1<<4);         //初始化NFCONT     NFCONT = (1<<0) | (1<<1);         //复位     nand_reset();       }

 

下一节NandFlash操作详解（二）