Tiny210(S5PV210) U-BOOT(四)----Nand Flash原理（1）
我在上次讲系统时钟的时候，提过一下，在S5PV210下面的那一片就是Nand Flash，旁边的那4片是DDR，我的型号是K9F2G08UOB
查找三星芯片的命名手册，这个网上有，PDF名称叫----三星_Nand_Flash_芯片型号命名规则.pdf，打开，查找K9F2G08UOB所代表的具体参数如下：
芯片类型：Nand Flash
Small Classification：SLC Normal
容量：2G/8bit
Technology：Normal
Organization：x8
Vcc：2.7V~3.6V
Mode：Normal
Generation：3rd Generation
整理一下信息：Nand Flash , 容量256M(2G/8bit) , 是用SLC存储(Single Level Cell单层存储) , 总线为8bit , 工作电压为2.7V~3.6V , 第3批次。
2.存储原理
打开K9F2G08UOB芯片手册的P6页
由芯片手册上可知，这款NAND FLASH，页大小2K，块大小128K，意思就是读写操作，每次最小为2K，擦除操作每次最小为128K。什么原理呢，继续向下看。
由上图可知：1page = 2K, 1 block = 128K, 1Block=64Page, 芯片有128K
现在开始计算：
1 Block = 64*2 = 128K
那么我们FLASH的容量就2K * 128K = 256M (图中每个页还有Page都有保留区，所以实际上我们用不到256M），这里就有一个问题，为啥要设计成这样？
因为Nand Flash是用于设计成嵌入式系统的内存，程序进行内存的寻址时，为了提搞速度，所以，将线性的内存在逻辑上进行分块，分页，形成逻辑上的立体结构，这样，寻址就会方便，先找到是哪一块，再找到是哪一页，最后找到是这一页的哪个位置，这要比起从头到尾遍历，就要快很多了。
到这里，存储原理基本弄清楚了，Nand Flash的擦除操作是以block块为单位的，与此相对应的是其他很多存储设备，是以bit位为最小读取/写入的单位，Flash是一次性地擦除整个块：在发送一个擦除命令后，一次性地将一个block，常见的块的大小是128KB/256KB，全部擦除为1，也就是里面的内容全部都是0xFF了。这里就有了一个新问题，为什么擦除是写1，而不是写0呢？这和我们正常的逻辑怎么是个反的？
所谓1和0的介定，在存储器中，是通过向存储单元中施加电压来控制向里面是充电荷还是释放电荷。所以，本质上来说，数据0和1的表示，就是存储单元上的电压否超过一个特定的电压值，通常叫阈值，超过了这个阈值，就是1，没超过，就是0。所以说，全部擦除为1，也就意味着对整个block进行一次全部的充电。那这里，我们又有新问题了，那为什么不把擦除做成统一放电呢？
关于这个，我也没找到资料，书上也没有查到相关的，如果有人知道，麻烦也一并指点下我。我个人的理解是放电是时时刻刻存在的，放电比充电容易。就像我们的这些存储芯片，你充了一次电以后，是不是就一直为1了？不可能，能量是会衰减的，所以，你充一次电以后，隔了一段时间，不管你愿意不愿意，电荷必然会慢慢释放掉，那么，如果你要保证你的数据的正解性，仍然为1，不会被认为是0，你还得再充一次电，这个时间大概是多少，我在网上查了一下，存储体中电容的数据有效保存期上限是64ms（单位毫秒，也就是1/1000s）。那么，现在我们再来理解一下，SRAM和DRAM的区别，百度百科里查一下SRAM的介绍----SRAM不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据。而DRAM（Dynamic Random Access Memory)每隔一段时间，要刷新充电一次，否则内部的数据即会消失，因此SRAM具有较高的性能。但是SRAM也有它的缺点，即它的集成度较低，相同容量的DRAM内存可以设计为较小的体积，但是SRAM却需要很大的体积，且功耗较大。
到这里，大家是不是有点明白了，为什么SRAM不需要刷新电路，你不需要刷新电路，那你怎么解决电荷释放的问题？这世上没有天上掉馅饼的事儿，别人不给你，那就自己带一个呗，所以SRAM是自己带有刷新电路的，所以，它体积大，所以它容量做不上去。所以，SRAM和DRAM的区别，就非常好理解了，一个带充电电路，一个不带，而DRAM的充电是由内存控制器隔一段时间去充电的。
所以，到这里，我理解的Nand Flash为什么擦除是擦为1，就是因为放电比充电容易，你控制每个存储单元去放电，肯定比控制每一个存储单元去充电要容易的多，硬件实现也要简单的多吧。
3.原理图和引脚分析
CLE(COMMAND LATCH ENABLE): 指示当前数据为控制命令，CLE输入控制路径发送到命令寄存器。
ALE(ADDRESS LATCH ENABLE): 指示当前数据为地址
CE#(CHIP ENABLE):芯片使能，俗称片选信号，表示flash chip是否被系统选中为当前操作芯片，低电平表示选中
RE#(READ ENABLE): 读使能，RE是串行数据输入，低电平时读取data到I/O总线，RE下降沿时读取数据有效，同时internal column address counter(内部列地址计数器)加1
WE#(WRITE ENABLE): 写使能，低电平时向I/O中写入Command,address和data，在上升沿时操作完成。
WP#(WRITE PROTECT): 写保护，在电源置换过程中处于有效的低电平状态，保护flash里面的数据不受改写。当WP低电平有效时，高电平产生复位
R/B#(READY/BUSY OUTPUT): 读/忙状态输出，表示芯片是处于Read还是Busy状态，低电平表示Busy，返回高电平时表示处理完成。当芯片未被选中或无法输出数据时不会处于high-z状态，仍可用于检测芯片的闲忙状态
Vcc/Vss/N.C(POWER/GROUND/NO CONNECTION):Vcc是供电电压，Vss接地，N.C没定义
FAQ: 为什么要有CLE和ALE？
比如命令锁存使能(Command Latch Enable,CLE)和地址锁存使能(Address Latch Enable，ALE)，那是因为，Nand Flash就8个I/O，而且是复用的，也就是，可以传数据，也可以传地址，也可以传命令，为了区分你当前传入的到底是啥，所以，先要用发一个CLE（或ALE）命令，告诉nand Flash的控制器一声，我下面要传的是命令（或地址），这样，里面才能根据传入的内容，进行对应的动作。否则,nand flash内部,怎么知道你传入的是数据,还是地址,还是命令啊,也就无法实现正确的操作了。那么，为什么不多几个I/O呢？
FAQ:Nand Flash为什么只设计8个I/O引脚，有什么好外？
1) 减少外围引脚：相对于并口(Parellel)的Nor Flash的48或52个引脚来说，的确是大大减小了引脚数目，这样封装后的芯片体积，就小很多。现在芯片在向体积更小，功能更强，功耗更低发展，减小芯片体积，就是很大的优势。同时，减少芯片接口，也意味着使用此芯片的相关的外围电路会更简化，避免了繁琐的硬件连线。
2) 提高系统的可扩展性，因为没有像其他设备一样用物理大小对应的完全数目的addr引脚，在芯片内部换了芯片的大小等的改动，对于用全部的地址addr的引脚，那么就会引起这些引脚数目的增加，比如容量扩大一倍，地址空间/寻址空间扩大一倍，所以，地址线数目/addr引脚数目，就要多加一个，而对于统一用8个I/O的引脚的Nand Flash，由于对外提供的都是统一的8个引脚，内部的芯片大小的变化或者其他的变化，对于外部使用者(比如编写nand flash驱动的人)来说，不需要关心，只是保证新的芯片，还是遵循同样的接口，同样的时序，同样的命令，就可以了。这样就提高了系统的扩展性。
4.Nand原理分析
Nand Flash是一个典型的串口通信的芯片，我们知道，总线的三大元素地址、命令、数据。先看一个NOR FLASH的原理图：
上图中，地址线，数据线，命令线，三者清清楚楚，再来看我们的NAND FLASH的原理图，只有8根Data线，大部分线都是NC，未连接状态。
现在我们对照上面的Nand Flash的图来分析一下：
1)Nand Flash原理图上只有8根线Data0-Data7，是典型的串口通信，因为只有8根线，所以地址线、数据线肯定是复用的。
2)Nand Flash K9F2G08UOB容量为256M * 8bit，它的地址应该有28位，原理图上只有Data0-Data7，所以需要发出多次地址信号，下面是地址时序图，A0-A28，一共要发送五次，每次发8bit。
3)Nand Flash不能像内存一样直接读写，要先发命令，再发地址，再读写数据
很容易看出，我们要读取数据，要用到Read命令，该命令需要2个周期，第一个周期发0x00，第二个周期发0x30。在这个过程，你发了一个命令，对方能否立刻变接收到，并做出反应呢，肯定不行，所以，这得需要一个维持时间，这样才能保证你的数据的有效性。
4)CLE为高电平时，Data0-Data7发的是命令；
ALE为高电平时，Data0-Data7发的是地址；
CLE/ALE都为低电平时，Data0-Data7发的是数据，nWE，表示写，nRE，表示读。