NAND FLash基础概念介绍

一、引脚介绍

引脚名称	引脚功能
CLE	命令锁存功能
ALE	地址锁存功能
/CE	芯片使能
/RE	读使能
/WE	写使能
/WP	写保护
R/B	就绪/忙输出信号
Vcc	电源
Vss	地
N.C	不接
IO0~IO7	传输数据、命令、地址

    1. 命令、地址、数据都通过8个I/O口传输

    2. 写命令、地址、数据时，都需要将WE、CE信号同时拉低

    3. 数据在WE信号的上升沿被NAND Flash锁存

    4. 命令锁存信号CLE和地址锁存信号ALE用来分辨、锁存命令或地址

    5. 在CLE上升沿，命令被锁存

    6. 在ALE上升沿，地址被锁存

二、存储组织形式

    1. NAND芯片内部分为die, plane,block, page

    2. chip是指芯片，一个封装好的芯片就是一个chip

    3. die是晶圆上的小方块，一个芯片里可能封装若干个die， 由于flash的工艺不一样，技术不一样，由此产生了die

        的 概念， 常见的有Mono Die，a Die， b die等，一个chip包含N个die

    4. plane是NAND能够根据读、写、擦除等命令进行操作的最小单位

        一个plane就是一个存储矩阵，包含若干个Block

    5.  Block是NANDFlash的最小擦除单位，一个Block包含了若干个Page

    6.  Page是NANDFlash的最小读写单位，一个Page包含若干个Byte

OOB/Spare Area

          每一个页，对应还有一块区域，叫做空闲区域（SpareArea）。在Linux系统中，一般叫做OOB（Out of Band）。

         数据在读写的时候相对容易错误，所以为了保证数据的正确性，必须要有对应的检测和纠正机制，此机制叫做ECC/EDC，所以设计了多余的区域，用于存放数据的校验值。

          OOB的读写是随着随着页的操作一起完成的。

          OOB的具体用途包括以下几个方面：

          ► 标记所处的block是否为坏块

          ► 存储ECC数据

          ► 存储一些和文件系统相关的数据。如jaffs2就会用到这些空间存储一些特定信息，而yaffs2文件系统，会在                    oob中存放很多和自己文件系统相关的信息

一个16G的NAND的存储结构大致如下：

一个16G的NANDFlash需要34位地址，而传输地址的IO口是8位的，因此需要5个循环来传输地址信息。

NAND Flash中的坏块

           Nand Flash 中，一个块中含有1 个或多个位是坏的，就称为其为坏块Bad Block。坏块的稳定性是无法保证

    的，也就是说，不能保证你写入的数据是对的，或者写入对了，读出来也不一定对的。与此对应的正常的块，肯定

    是写入读出都是正常的。

           坏块有两种：

          （1）出厂时就有存在的坏块：

                   一种是出厂的时候，也就是，你买到的新的，还没用过的Nand Flash，就可以包含了坏块。此类出厂时就             有的坏块，被称作factory (masked) bad block 或initial bad/invalid block，在出厂之前，就会做对应的标记，

            标为坏块。

           （2） 使用过程中产生的坏块：

                   第二类叫做在使用过程中产生的，由于使用过程时间长了，在擦块除的时候，出错了，说明此块坏了，也

             要在程序运行过程中，发现，并且标记成坏块的。具体标记的位置，和上面一样。这类块叫做worn-out 

             bad block。即用坏了的块。

SLC和MLC的实现机制

           NANDFlash按照内部存储数据单元的电压的不同层次，也就是单个内存单元中，是存储1位数据，还是多位数        据，可以分为SLC和MLC。

           ► SLC（Single Level Cell）

               单个存储单元只存储1位，表示1或0。

               对于Nand Flash写入1，就是控制ExternalGate去充电，使得存储的电荷够多，超过阈值Vth，就表示1了。

               而对于写入0，就是将其放电，电荷减少到小于Vth，就表示0了

           ► MLC（Multi Level Cell）

               与SLC对应的，就是单个存储单元可以存储多个位，比如2位、4位等。其实现机制就是，通过控制内部电荷

               的多少，分成多个阈值，从而储存为不同的数据。

               单个存储单元可以存储2位数据的，称作2的2次方 = 4 LevelCell