裸奔程序7（二）－NAND芯片的读写及ECC检验软硬件实现

当我们要对NAND进行读写或复位擦除等操作时，其基本流程如下： 1.        允许片选信号NFCONT寄存器位[1]置0（低电平有效） 2.        传输命令 3.        传输地址 4.        等待操作结束，可以判断NFSTAT位[0]或位[2]为高电平表示操作结束，需注意的时，如果采用位[2]进行判断，我们在允许片选信号后，需向该位[2]写1清0，位[0]由硬件自动清除。 5.        发送命令70，读取操作状态是否成功。 6.        禁止片选信号 具体操作说明，每次操作都需要使能和禁止信号操作。 1.        复位，当我们初始化NAND寄存器后，一般需要复位一次 发送命令0xff 等待操作结束 2.        读取页数据 发送命令0x00 输入列地址（为0）及行地址（从位[11~27]） 发送命令0x30 等待操作结束 从寄存器NFDATA读取数据 3.        随机读取一页数据 发送命令0x00 输入列地址（为0）及行地址（从位[11~27]） 发送命令0x30 等待操作结束 发送命令0x05 传送列地址 发送命令0xe0 从寄存器NFDATA读取数据    个人认为，读取页数据时，是将一页数据都读取到其内部寄存器中，其内部指针为0，当发送随机读取命令和地址只是将其内部指针指向指定位置。读取NFDATA寄存时，其内部指针自动加1.经过程序调试发现，感觉其内部缓冲区大小为4K，也就是说，当我们从NFDATA寄存器读取数据时，读取4K数据后，其内部指针指向0，也就是可以从头再读取，同理，在随机读取数据时，0x05及0xe0命令只是将指针指向指定位置。因此我们可以修改页读取函数，将列地址指向我们需要指向的位置，就可以省两个命令。不过一直没搞明白，其缓冲区大小包括2K页数据和64个字节的SPACE区域，其它数据不知从哪来的。 4.        写页命令 发送命令0x80 传输列地址（为0）及行地址（位[11~27]） 传输数据 发送命令0x10 等待操作结束 5.        随机写命令 发送命令0x80 传输列地址（为0）及行地址（位[11~27]） 发送命令0x85 发送列地址 传输数据 发送命令0x10 等待操作结束 6.        块擦除命令 发送命令0x60 发送行地址（位[11~27]），不需传送列地址，同时，擦除是对整块（共64个页）进 行擦除，故位[11~16]表示块内某页，需清0    发送命令0xd0 由于NAND的物理特性，在写操作时，只能将位1反转为0，位0无法反转为位1，故在写操作前，必须保证该页已被擦除，即该页所有位均为1，如不为1，则写操作将不会得到正确的结果，如某页开始位存储如下 NAND 存储：30 04  二进制  0011 0000 0000 0100[位0无法反转写1] 该位 写值：df 4b  二进制  1101 1111 0100 1011 其值 结果：10 00  二进制  0001 0000 0000 0000[位0无法反转写1] 显然得到的10 00不是我们想要存储的字DF 4B。 体会：如果我们程序较大并用DWN下载到NAND中执行时，最好用命令9/2对NAND进行擦除操作，尽量不要有选用有坏块管理命令1，除非你读取程序中也有坏块管理，否则有可能得不到正确的结果，这是我反复测试后得到的体会。 第四节ECC检验 由于NAND的物理特性，不能完全保证数据的正确性，因此必须使用一定的算法对NAND读取的数据进行检验，ECC能纠正1个比特错误和检测2个比特错误，而且计算速度很快，但对1比特以上的错误无法纠正，对2比特以上的错误不保证能检测。s3c2440内置了ECC错误检验算法，可硬件实现对数据的检验。           一、 Ecc算法概论 Flash在读写数据的时候是以页为单位进行的，一页有512/1024/2048个数据，所以可以以512/1024/2048 bit为单位生成校验码。每个数据有8位信息组成，可以把这512/1024/2 048个数据看成n×8的矩阵，这样就可以分别生成行校验码和列校验码来分别校验。 其生成校验码为：6位的列校验信息，2*n位行校验码，其中2^n=字节数，由于K9F2G08,一页数据为2048，故有22位行校验码，需校验数据增加一倍，行校验码只需增加2位 S3c2440ECC校验码组成 下载 (42.48 KB) 前天 21:02 其中P4，P41，P2，P21，P1，P11是列校验码，其余为行校验码。 当被校验的数据为512B时，只用到P1~P2048; 当被校验的数据为1024B时，用到了P1~P4096; 当被校验的数据为2048B时，则用到了P1~P8192; 在纠正时，根据P4_1，P2_1，P1_1组成一个字节，即为出错的位。将P8192_1,P4096_1,P2048_1,P1024_1，P512_1，P256_1...P8_1组成一个字，即为出错的字节. 知道哪个字节及哪一位出错后，就可以纠正了。         一、基本概念 在对2048个字节进行检验时，我们可以将其看成2048X8位的数组，如图： ECC检验码生成表                                                                          下载 (99.11 KB) 前天 21:02   列校验码生成规则： 对2048个字节的每一位都分别进行异或，得到D0~D7 举例如下： 对2048字节的第7位进行异或 D7=bit1(7)+bit2(7)+ bit3(7)+bit4(7)……bit2047(7)+bit2048(7) 对2048字节的第0位进行异或 D0=bit1(0)+bit2(0)+ bit3(0)+bit4(0)……bit2047(0)+bit2048(0) 得到D0~D7共8个校验码后，将这8个检验码进行分组 每一步，将其2平分进行异或 P4_1=d4+d5+d6+d7    p4_0=d0+d1+d2+d3 第二步，将其4平分后交差取值进行异或 P2_1=d2+d3+d6+d7   p2_0=d0+d1+d4+d5 第三步，将其8平分后交差取值进行异或 P1_1=d1+d3+d5+d7   p1_0=d0+d2+d4+d6 同理，对2048个字节的每一个字节的8位分别进行异或，得到E1~E2048 举例如下： 第一个字节的8位进行异或） E1=bit1(7)+bit1(6)+bit1(5) +bit1(4)+bit1(3) +bit1(2)+bit1(1)+bit1(0) 第2048个字节的8位进行异或 E2048=bit2048(7)+bit2048(6)+bit2048(5)+bit2048(4)+ Bit2048(3)+bit2048(2)+bit2048(1)+bit2048(0) 同理，对E1~E2048个校验码进行分组 将其进行2平分后交 P8912_1=E1024+E1025+……+E2047 P8912_0=E0  +  E1……   +E1023 将其进行2048平分后交差取值进行异或 P8_1=E1+E3+E5+E7+E9     +E2047 P8_0=E0+E2+E6+E8+E10    +E2046 其它同理可得 二、算法实现 说明： 根据异或规则，对n个校验码进行异或时，改变其异或顺序，不影响其结果。 根据异或规则，当对0异或时，其值保持不变，对1异或时，其值改变，也就是说，当En=0时，不改变校验码Px_1或Px_0的值，在求行检验码时，我们就可以不用处理它。      由于校验码p8~p8192是对2048个校验码En进行分组交差异或所得，也就是说，当En=1是，将改变校验码Px_1或Px_0的值，2048字节将生成22个校验码，将改变11个行检验码的值，同理，将改变3个列校验码的值，也就是说，当2048个字节中有一位改变后，将导致14个校验码的值改变。 2.1.校验表的生成         由于我们对2048个字节进行校验，每个字节为8位，其值范围为0~255，由于异或顺序不影响异或结果，因此我们可以先生成这0~255每个值的列校验码，其格式如下： Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 En P4_0 d0+d1+ d2+d3 P4_1 d4+d5+ d6+d7 P2_0 d0+d1+ d4+d5 P2_1 d2+d3+ d6+d7 P1_0 D0+d2+ d4+d6 P1_1 D1+d3+ d5+d7 //生成0~255每个值的列Ecc码，保存在Ecc_Table Static Unsigned char Ecc_Table[256] void CreatEccTabe(unsigned char *Ecc_Table) {         unsigned int i;         unsigned char xData;         for (i=0;i<256;i++)         {                 xData=0;                   if(BIT1(i)^BIT3(i)^BIT5(i)^BIT7(i)){xData|=0x1;}//p1_1                   if(BIT0(i)^BIT2(i)^BIT4(i)^BIT6(i)){xData|=0x2;}//p1_0                                                if(BIT2(i)^BIT3(i)^BIT6(i)^BIT7(i)){xData|=0x4;}//p2_1                      if(BIT0(i)^BIT1(i)^BIT4(i)^BIT5(i)){xData|=0x8;}//p2_0                     if(BIT4(i)^BIT5(i)^BIT6(i)^BIT7(i)){xData|=0x10;}//p4_1                     if(BIT0(i)^BIT1(i)^BIT2(i)^BIT3(i)){xData|=0x20;}//p4_0                                                if(BIT0(i)^BIT1(i)^BIT2(i)^BIT3(i)^BIT4(i)^BIT5(i)^BIT6(i)^BIT7(i))                        {                   xData|=0x40;                   }                   Ecc_Table=xData;         } } 列校验码生成过程： 读取2048个字节，对每个字节查表Ecc_Table得到该字节的Ecc码，将其异或得所有列校验码         for(i=0;i<2048;i++)         {                 j=pData;                             //得到要检验的数值                 byte=Ecc_Table[j];                      //查表得到ECC结果                 list^=(byte&0x3f);                      //得到列检验码bit6位清零         }

当我们要对NAND进行读写或复位擦除等操作时，其基本流程如下： 1.        允许片选信号NFCONT寄存器位[1]置0（低电平有效） 2.        传输命令 3.        传输地址 4.        等待操作结束，可以判断NFSTAT位[0]或位[2]为高电平表示操作结束，需注意的时，如果采用位[2]进行判断，我们在允许片选信号后，需向该位[2]写1清0，位[0]由硬件自动清除。 5.        发送命令70，读取操作状态是否成功。 6.        禁止片选信号 具体操作说明，每次操作都需要使能和禁止信号操作。 1.        复位，当我们初始化NAND寄存器后，一般需要复位一次 发送命令0xff 等待操作结束 2.        读取页数据 发送命令0x00 输入列地址（为0）及行地址（从位[11~27]） 发送命令0x30 等待操作结束 从寄存器NFDATA读取数据 3.        随机读取一页数据 发送命令0x00 输入列地址（为0）及行地址（从位[11~27]） 发送命令0x30 等待操作结束 发送命令0x05 传送列地址 发送命令0xe0 从寄存器NFDATA读取数据    个人认为，读取页数据时，是将一页数据都读取到其内部寄存器中，其内部指针为0，当发送随机读取命令和地址只是将其内部指针指向指定位置。读取NFDATA寄存时，其内部指针自动加1.经过程序调试发现，感觉其内部缓冲区大小为4K，也就是说，当我们从NFDATA寄存器读取数据时，读取4K数据后，其内部指针指向0，也就是可以从头再读取，同理，在随机读取数据时，0x05及0xe0命令只是将指针指向指定位置。因此我们可以修改页读取函数，将列地址指向我们需要指向的位置，就可以省两个命令。不过一直没搞明白，其缓冲区大小包括2K页数据和64个字节的SPACE区域，其它数据不知从哪来的。 4.        写页命令 发送命令0x80 传输列地址（为0）及行地址（位[11~27]） 传输数据 发送命令0x10 等待操作结束 5.        随机写命令 发送命令0x80 传输列地址（为0）及行地址（位[11~27]） 发送命令0x85 发送列地址 传输数据 发送命令0x10 等待操作结束 6.        块擦除命令 发送命令0x60 发送行地址（位[11~27]），不需传送列地址，同时，擦除是对整块（共64个页）进 行擦除，故位[11~16]表示块内某页，需清0    发送命令0xd0 由于NAND的物理特性，在写操作时，只能将位1反转为0，位0无法反转为位1，故在写操作前，必须保证该页已被擦除，即该页所有位均为1，如不为1，则写操作将不会得到正确的结果，如某页开始位存储如下 NAND 存储：30 04  二进制  0011 0000 0000 0100[位0无法反转写1] 该位 写值：df 4b  二进制  1101 1111 0100 1011 其值 结果：10 00  二进制  0001 0000 0000 0000[位0无法反转写1] 显然得到的10 00不是我们想要存储的字DF 4B。 体会：如果我们程序较大并用DWN下载到NAND中执行时，最好用命令9/2对NAND进行擦除操作，尽量不要有选用有坏块管理命令1，除非你读取程序中也有坏块管理，否则有可能得不到正确的结果，这是我反复测试后得到的体会。 第四节ECC检验 由于NAND的物理特性，不能完全保证数据的正确性，因此必须使用一定的算法对NAND读取的数据进行检验，ECC能纠正1个比特错误和检测2个比特错误，而且计算速度很快，但对1比特以上的错误无法纠正，对2比特以上的错误不保证能检测。s3c2440内置了ECC错误检验算法，可硬件实现对数据的检验。           一、 Ecc算法概论 Flash在读写数据的时候是以页为单位进行的，一页有512/1024/2048个数据，所以可以以512/1024/2048 bit为单位生成校验码。每个数据有8位信息组成，可以把这512/1024/2 048个数据看成n×8的矩阵，这样就可以分别生成行校验码和列校验码来分别校验。 其生成校验码为：6位的列校验信息，2*n位行校验码，其中2^n=字节数，由于K9F2G08,一页数据为2048，故有22位行校验码，需校验数据增加一倍，行校验码只需增加2位 S3c2440ECC校验码组成 下载 (42.48 KB) 前天 21:02 其中P4，P41，P2，P21，P1，P11是列校验码，其余为行校验码。 当被校验的数据为512B时，只用到P1~P2048; 当被校验的数据为1024B时，用到了P1~P4096; 当被校验的数据为2048B时，则用到了P1~P8192; 在纠正时，根据P4_1，P2_1，P1_1组成一个字节，即为出错的位。将P8192_1,P4096_1,P2048_1,P1024_1，P512_1，P256_1...P8_1组成一个字，即为出错的字节. 知道哪个字节及哪一位出错后，就可以纠正了。         一、基本概念 在对2048个字节进行检验时，我们可以将其看成2048X8位的数组，如图： ECC检验码生成表                                                                          下载 (99.11 KB) 前天 21:02   列校验码生成规则： 对2048个字节的每一位都分别进行异或，得到D0~D7 举例如下： 对2048字节的第7位进行异或 D7=bit1(7)+bit2(7)+ bit3(7)+bit4(7)……bit2047(7)+bit2048(7) 对2048字节的第0位进行异或 D0=bit1(0)+bit2(0)+ bit3(0)+bit4(0)……bit2047(0)+bit2048(0) 得到D0~D7共8个校验码后，将这8个检验码进行分组 每一步，将其2平分进行异或 P4_1=d4+d5+d6+d7    p4_0=d0+d1+d2+d3 第二步，将其4平分后交差取值进行异或 P2_1=d2+d3+d6+d7   p2_0=d0+d1+d4+d5 第三步，将其8平分后交差取值进行异或 P1_1=d1+d3+d5+d7   p1_0=d0+d2+d4+d6 同理，对2048个字节的每一个字节的8位分别进行异或，得到E1~E2048 举例如下： 第一个字节的8位进行异或） E1=bit1(7)+bit1(6)+bit1(5) +bit1(4)+bit1(3) +bit1(2)+bit1(1)+bit1(0) 第2048个字节的8位进行异或 E2048=bit2048(7)+bit2048(6)+bit2048(5)+bit2048(4)+ Bit2048(3)+bit2048(2)+bit2048(1)+bit2048(0) 同理，对E1~E2048个校验码进行分组 将其进行2平分后交 P8912_1=E1024+E1025+……+E2047 P8912_0=E0  +  E1……   +E1023 将其进行2048平分后交差取值进行异或 P8_1=E1+E3+E5+E7+E9     +E2047 P8_0=E0+E2+E6+E8+E10    +E2046 其它同理可得 二、算法实现 说明： 根据异或规则，对n个校验码进行异或时，改变其异或顺序，不影响其结果。 根据异或规则，当对0异或时，其值保持不变，对1异或时，其值改变，也就是说，当En=0时，不改变校验码Px_1或Px_0的值，在求行检验码时，我们就可以不用处理它。      由于校验码p8~p8192是对2048个校验码En进行分组交差异或所得，也就是说，当En=1是，将改变校验码Px_1或Px_0的值，2048字节将生成22个校验码，将改变11个行检验码的值，同理，将改变3个列校验码的值，也就是说，当2048个字节中有一位改变后，将导致14个校验码的值改变。 2.1.校验表的生成         由于我们对2048个字节进行校验，每个字节为8位，其值范围为0~255，由于异或顺序不影响异或结果，因此我们可以先生成这0~255每个值的列校验码，其格式如下： Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 En P4_0 d0+d1+ d2+d3 P4_1 d4+d5+ d6+d7 P2_0 d0+d1+ d4+d5 P2_1 d2+d3+ d6+d7 P1_0 D0+d2+ d4+d6 P1_1 D1+d3+ d5+d7 //生成0~255每个值的列Ecc码，保存在Ecc_Table Static Unsigned char Ecc_Table[256] void CreatEccTabe(unsigned char *Ecc_Table) {         unsigned int i;         unsigned char xData;         for (i=0;i<256;i++)         {                 xData=0;                   if(BIT1(i)^BIT3(i)^BIT5(i)^BIT7(i)){xData|=0x1;}//p1_1                   if(BIT0(i)^BIT2(i)^BIT4(i)^BIT6(i)){xData|=0x2;}//p1_0                                                if(BIT2(i)^BIT3(i)^BIT6(i)^BIT7(i)){xData|=0x4;}//p2_1                      if(BIT0(i)^BIT1(i)^BIT4(i)^BIT5(i)){xData|=0x8;}//p2_0                     if(BIT4(i)^BIT5(i)^BIT6(i)^BIT7(i)){xData|=0x10;}//p4_1                     if(BIT0(i)^BIT1(i)^BIT2(i)^BIT3(i)){xData|=0x20;}//p4_0                                                if(BIT0(i)^BIT1(i)^BIT2(i)^BIT3(i)^BIT4(i)^BIT5(i)^BIT6(i)^BIT7(i))                        {                   xData|=0x40;                   }                   Ecc_Table=xData;         } } 列校验码生成过程： 读取2048个字节，对每个字节查表Ecc_Table得到该字节的Ecc码，将其异或得所有列校验码         for(i=0;i<2048;i++)         {                 j=pData;                             //得到要检验的数值                 byte=Ecc_Table[j];                      //查表得到ECC结果                 list^=(byte&0x3f);                      //得到列检验码bit6位清零         }

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