s3c2440 nand 控制器（以对K9F2G08U0A 256M读操作为例）
2010-01-08 22:10:48| 分类： arm|字号 订阅
2010-01-08 22:10:48| 分类： arm|字号 订阅
s3c2440 nand 控制器（以对K9F2G08U0A 256M读操作为例）
（1）NFCONF:2440和2410不同，它的NFCONF寄存器是用来设置NAND Flash的时序参数TACLS、TWRPH0、TWRPH1，设置数据位宽（K9F2G08U0A的位宽为8-bit bus，因此[0]设为0）；还有一些只读位，用来指示是否支持其他大小的页（比如一页大小为256/512/1024/2048字节）。NFCONF没有实现对引脚的控制功能，这些功能在NFCONT里实现。
（2）NFCONT：用来使能/禁止NAND Flash控制器、使能/禁止控制引脚信号nFCE、初始化ECC。它还有其他功能，在一般的应用中用不到，比如锁定NAND Flash。
（3）NFCMD：对于不同型号的Flash，操作命令一般不一样。参考K9F2G08U0A手册。
（4）NFADDR:当写这个寄存器时，它将对Flash发出地址信号。只用到低8位来传输，所以需要分次来写入一个完整的32位地址，写地址后面会有详细说明。
（5）NFDATA:只用到低8位，读、写此寄存器将启动对NAND Flash的读数据、写数据操作。
（6）NFSTAT:只用到位0，用来检测NAND是否准备好。0：busy，1：ready。
注意：TACLS、TWRPH0、TWRPH1这3个参数控制的是NAND Flash信号线CLE/ALE与写控制信号nWE的时序关系，如图
在设置NFCONF中的TACLS、TWRPH0、TWRPH1时，先查看K9F2G08U0A手册：
由表可知：
CLE Setup Time=12ns,CLE Hold Time=5ns
ALE Setup Time=12ns,ALE Setup Time=5ns,
nWE Pulse Width=12ns
为了满足K9F2G08U0A的时序要求，需要TACLS+TWRPH0+TWRPH1>=46ns,这里设TACLS=0,TWRPH0=3,TWRPH1=0，TACLS+TWRPH0+TWRPH1=50ns，满足要求。
Nand flash的读操作
K9F2G08U0A总共有2048块，每块有64页，总共131072页，每页有（2048+64）个字节（列），故我们可以知道这块flash的容量为2048 *(64 *2112)= 276824064 Bytes = 264 MB。1个Page总共由2112 Bytes组成，这2112个字节按顺序由上而下以列为单位进行排列（1列代表一个Byte。第0列为第0 Byte ，第1列为第1 Byte，以此类推，每个列又由8个位组成，每个位表示1个Byte里面的1bit），但事实上每个Page上的最后64Bytes（Spare Field）是用于存贮检验码和其他信息用的，并不能存放实际的数据，剩下的2048Bytes便是我们用于存放数据用的Data Field。所以实际上我们可以操作的芯片容量为2048 *(64*2048) = 268435456 Bytes = 256MB，。对K9F2G08U0A的读写操作要以页为单位，擦除操作要以块为单位。
在nand.c中包含3个主要函数：
void nand_init(void)
static void nand_reset(void)
void nand_read(unsigned char *buf, unsigned long start_addr, int size)
nand_init()是nand flash的初始化函数，在对nand flash进行任何操作之前，nand_init()必须被调用，其中实现的功能是NFCONF设置TACLS、TWRPH0、TWRPH1和NAND数据位宽，NFCONT使能控制器、禁止片选nFCE（用的时候再选上），初始化ECC，然后调用nand_reset（每次使用前先复位下）。
nand_reset实现的功能是使能片选（NFCONT）、发出复位命令（NFCMD），循环查询NFSTAT位0，直至它为1，最后禁止片选，用的时候再选中。
nand_read函数如下：
/* 从nand flash 位置start_addr开始，将数据复制到SDRAM地址处 */
void nand_read(unsigned char *buf, unsigned long start_addr, int size)
{
int i, j;
if ((start_addr & (2048-1)) || (size &(2048-1)))
{
return ; /* 地址或长度不对齐 （需要考虑地址或长度对齐，按页对齐）*/
}
/* 选中芯片 */
nand_select_chip();
for(i=start_addr; i < (start_addr + size);)
{
/* 发出1st cycle READ命令 */
write_cmd(0);
/* Write Address */
write_addr(i);
/*发出2nd cycle read命令*/
write_cmd(0x30);
/*查询NFSTAT，nand是否准备好*/
wait_idle();
/*一个地址对应2048个字节数据。由于8bit位宽的限制，
每次读取8位（1个字节），共读2048次得到1页2048Byte数据*/
for(j=0; j < 2048; j++, i++)
{
*buf = read_data();//寄存器NFDATA
buf++;
}
}
/* 取消片选信号 */
nand_deselect_chip();
return ;
}
Nand flash的寻址
其中需要注意的是发送地址函数write_addr()，K9F2G08U0A的地址分为5cycle发送到NFADDR寄存器，前两个cycle是列地址（每个列是1个字节，8位数据，通过I/O0~7），也就是要从页的第几个列（字节）开始操作，后3个cycle发送的是页地址。K9F2G08U0A总共131072页，每页有（2048+64）个字节（列），因此对页的寻址需要17根地址线，对列的寻址需要12根地址线。如下图所示：
也可以这么认为，当我们得到一个对nand操作的地址，A0~A11是它的列地址(一个页里的第几个字节)，A12~A28是页地址，为了分解出列地址和页地址，可以这样操作：
col=addr&2047; //2047的到A0~A10得到列地址
page=addr/2048; // 2048为每页的字节数，不包括附加的64字节，得到页地址
或：
col=addr&4095; // 4095得到A0~A11的地址，得到列地址
page=addr/2112; // 2112为每页的字节数，包括附加的64字节，得到页地址
上面第一个操作表明，如果我们忽略每页附加的64字节，那么对列的寻址也不能寻到这64字节，因此只需11根地址线对每页的0~2047列寻址。
假如我们得到一个nand操作的地址是0x0a3e0000，若通过第一种方法分解后，得到列地址是0，得到的页地址是83904，这表明，将从nand的第83904页的第0个字节开始读取数据。
完整的write_addr()函数如下：
static void write_addr(unsigned int addr)
{
int i;
//volatile unsigned char *p = (volatile unsigned char *)&rNFADDR;
/*NFADDR寄存器也只用到低八位来传输，所以需要分4次来写入一个完整的32位地址，需要注意每次的移位操作*/
int col,page;
col=addr&NAND_BLOCK_MASK;// NAND_BLOCK_MASK=2048-1，得到列地址
page=addr/NAND_PAGE_SIZE; // NAND_PAGE_SIZE=2048（1页的字节数），得到
//页地址
rNFADDR = col & 0xff;//先传列地址的0~7位
for(i=0; i<10; i++);
rNFADDR = (col >> 8) & 0x0f;//再传列地址的8~11位
for(i=0; i<10; i++);
rNFADDR=page&0xff;//传页地址的低8位(对应上图的A12~A19)
for(i=0; i<10; i++);
rNFADDR = (page >> 8) & 0xff;//页地址(对应上图的A20~A27)
for(i=0; i<10; i++);
rNFADDR = (page >> 16) & 0x01;//页地址(对应上图的A28)
for(i=0; i<10; i++);
}