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标题: [转贴] NandFlash读取操作
bika
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发表于 2008-8-25 16:34 资料 短消息 加为好友 添加 bika 为MSN好友 通过MSN和 bika 交谈
NandFlash读取操作

我的板子上使用的是SAMSUNG的K9F1208U0B,下面我将对此型号的NandFlash读取操作做一个讲解。
!B#U$H9z;f&F首先我们先从物理结构上来了解这颗芯片,结构图如下所示
%c!P*J3H5n8S
6[:_8p1X5w1a1Z:YTechWeb-技术社区正如硬盘的盘片被分为磁道,每个磁道又被分为若干扇区,一块Nand Flash被分为若干Block,每个Block又被分为若干Page。由上图我们可以知道flash中
%p-P(P$r!T;l"o7LByte(字节),Page(页),Block(块)3个单位之间的关系为 :
R+I)l#\/r p!O1 Page =512 Bytes Data Field+ 16 Bytes Spare Field 程序开发,操作系统,服务器,源码下载,Linux,Unix,BSD,PHP,Apach,asp,下载,源码,黑客,安全,技术社区,技术论坛"z/U&f8F r v!F
1 Blcok=32 PagesTechWeb-技术社区2i([#w3P)E){6X
我们讨论的K9F1208U0B总共有4096 个Blocks,故我们可以知道这块flash的容量为4096 *(32 *528)= 69206016 Bytes = 66 MB
"q S2r4M;U!F但事实上每个Page上的最后16Bytes是用于存贮检验码用的,并不能存放实际的数据,所以实际上我们可以操作的芯片容量为4096 *(32 *512) = 67108864 Bytes = 64 MB由上图所示,1个Page总共由528 Bytes组成,这528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行为第0 Byte ,第1行为第1 Byte,以此类推,每个行又由8个位组成,每个位表示1个Byte里面的1bit)。这528Bytes按功能分为两大部分,分别是Data Field和Spare Field,其中Spare Field占528Bytes里的16Bytes,这16Bytes是用于在读写操作的时候存放校验码用的,一般不用做普通数据的存储区,除去这 16Bytes,剩下的512Bytes便是我们用于存放数据用的Data Field,所以一个Page上虽然有528个Bytes,但我们只按512Bytes进行容量的计算。程序开发,操作系统,服务器,源码下载,Linux,Unix,BSD,PHP,Apach,asp,下载,源码,黑客,安全,技术社区,技术论坛2g6Y%W%o-v
Data Field按位置关系又可分为两个部分,分别称为1st half与2nd half,每个half各占256个bytes。或许你会感到纳闷,为什么要把DataField分为两个部分?把他们看做一个整体进行操作不就好了吗?呵呵,凡事都有因果,这么分块自然有它的道理所在,但现在还不是告诉你答案的时候。我们还是先讨论一下它的操作吧。对K9F1208U0B的操作是通过向 Nand Flash命令寄存器(对于s3c2410来说此寄存器为NFCMD,内存映射地址为0x4e000004)发送命令队列进行的,为什么说是命令队列?就是因为要完成某个操作的时候发送的不是一条命令,而是连续几条命令或是一条命令加几个参数
8f0D(Z-S0f&qTechWeb-技术社区下面是K9F1208U0B的操作命令集:6f$K)\ y2|(V,y

$]8x,S7t,m.L-~"v7L0k读命令有两个,分别是 Read1,Read2其中Read1用于读取Data Field的数据,而Read2则是用于读取Spare Field的数据。对于Nand Flash来说,读操作的最小操作单位为Page,也就是说当我们给定了读取的起始位置后,读操作将从该位置开始,连续读取到本Page的最后一个 Byte为止(可以包括Spare Field)Nand Flash的寻址Nand Flash的地址寄存器把一个完整的Nand Flash地址分解成Column Address与Page Address.进行寻址%?8D)V5e/W `
Column Address: 列地址。Column Address其实就是指定Page上的某个Byte,指定这个Byte其实也就是指定此页的读写起始地址。tech.techweb.com.cn6M*t(g%[#r1n
Paage Address:页地址。由于页地址总是以512Bytes对齐的,所以它的低9位总是0。确定读写操作是在Flash上的哪个页进行的。tech.techweb.com.cn"I#J1K)~.E
Read1命令
)P-m9z!d$W%f当我们得到一个Nand Flash地址src_addr时我们可以这样分解出Column Address和Page Address(T,A(B$s9@ H A3O7P
column_addr=src_addr%512;                         // column address
([;F,R7G*S+o8O7l%?.Utech.techweb.com.cnpage_address=(src_addr>>9);                       // page address
;w8w+J&@&}4a程序开发,操作系统,服务器,源码下载,Linux,Unix,BSD,PHP,Apach,asp,下载,源码,黑客,安全,技术社区,技术论坛也可以这么认为,一个Nand Flash地址的A0~A7是它的column_addr,A9~A25是它的Page Address。(注意地址位A8并没有出现,也就是A8被忽略,在下面你将了解到这是什么原因)tech.techweb.com.cn"J6c)\;J1k/m3M*Q3A
Read1命令的操作分为4个Cycle,发送完读命令00h或01h(00h与01h的区别请见下文描述)之后将分4个Cycle发送参数, 1st.Cycle是发送Column Address。2nd.Cycle ,3rd.Cycle和4th.Cycle则是指定Page Address(每次向地址寄存器发送的数据只能是8位,所以17位的Page Address必须分成3次进行发送.4个Cycle见下图所示TechWeb-技术社区 t2c/n5^4R$A2\!k!_(?5E

"f(H0w!]%O/}你是否还记得我上文提到过的Data Field被分为1st half 和2end half两个部分?而从上面的命令集我们看到Read1的命令里面出现了两个命令选项,分别是00h和01h。这里出现了两个读命是否令你意识到什么呢?是的,00h是用于读写1st half的命令,而01h是用于读取2nd half的命令。现在我可以结合上图给你说明为什么K9F1208U0B的DataField被分为2个half了。&X6r n&@0G-e$c%y
如上文我所提及的,Read1的1st.Cycle是发送Column Address,假设我现在指定的Column Address是0,那么读操作将从此页的第0号Byte开始一直读取到此页的最后一个Byte(包括Spare Field),如果我指定的Column Address是127,情况也与前面一样,但不知道你发现没有,用于传递Column Address的数据线有8条(I/O0~I/O7,对应A0~A7,这也是A8为什么不出现在我们传递的地址位中),也就是说我们能够指定的 Column Address范围为0~255,但不要忘了,1个Page的DataField是由512个Byte组成的,假设现在我要指定读命令从第256个字节处开始读取此页,那将会发生什么情景?我必须把Column Address设置为256,但Column Address最大只能是255,这就造成数据溢出。。。正是因为这个原因我们才把Data Field分为两个半区,当要读取的起始地址(Column Address)在0~255内时我们用00h命令,当读取的起始地址是在256~511时,则使用01h命令.假设现在我要指定从第256个byte开始读取此页,那么我将这样发送命令串
!R1[6M6~6STechWeb-技术社区column_addr=256;4?"d2k%t0V5n4|
NF_CMD=0x01;                                        从2nd half开始读取/y%E-w5q!|1l
NF_ADDR=column_addr&0xff;                       1st CycleTechWeb-技术社区*f2K4S$p8q
NF_ADDR=page_address&0xff;                      2nd.Cycle
*?/^0d&{;H!J/_.a,gTechWeb-技术社区NF_ADDR=(page_address>>8)&0xff;             3rd.Cycle%c,Q(z9S q8q$^;e Y
NF_ADDR=(page_address>>16)&0xff;           4th.Cycle
2t,b#R)E'T;k8qtech.techweb.com.cn其中NF_CMD和NF_ADDR分别是NandFlash的命令寄存器和地址寄存器的地址解引用,我一般这样定义它们,TechWeb-技术社区'N.{/o/q6f t:`
#define rNFCMD        (*(volatile unsigned char *)0x4e000004)        //NADD Flash command
/G5H7s%C%`!f#define rNFADDR        (*(volatile unsigned char *)0x4e000008)        //NAND Flash address/O1A'n$a0t']!W!v7Y/M0|
事实上,当NF_CMD=0x01时,地址寄存器中的第8位(A8)将被设置为1(如上文分析,A8位不在我们传递的地址中,这个位其实就是硬件电路根据 01h或是00h这两个命令来置高位或是置低位),这样我们传递column_addr的值256随然由于数据溢出变为1,但A8位已经由于NF_CMD =0x01的关系被置为1了,所以我们传到地址寄存器里的值变成了
5F0\*[5j'c;P2v2f"A*ptech.techweb.com.cnA0  A1  A2  A3  A4  A5  A6  A7  A8
#y6z7^0P!s)X2z8U%?#s"N1     0    0    0    0     0    0    0    1
!R v M |%y$q.S#z这8个位所表示的正好是256,这样读操作将从此页的第256号byte(2nd half的第0号byte)开始读取数据。
!f/B"@.e({8C*g程序开发,操作系统,服务器,源码下载,Linux,Unix,BSD,PHP,Apach,asp,下载,源码,黑客,安全,技术社区,技术论坛Read2+Q+W7S(}3a"x2U
Read2则是指定读取Spare Field的内容
"g8S/s0b.M4W5f)O.x ~程序开发,操作系统,服务器,源码下载,Linux,Unix,BSD,PHP,Apach,asp,下载,源码,黑客,安全,技术社区,技术论坛其实Read1和Read2都是读命令,他们的区别相当于对一个读指针进行不同区域的定位。如图所示+Y"s'o:[+i*x;y9e

4L(a9L"k5D4_程序开发,操作系统,服务器,源码下载,Linux,Unix,BSD,PHP,Apach,asp,下载,源码,黑客,安全,技术社区,技术论坛nand_flash.c中包含3个函数1@/w"o8S%a&[.D
void nf_reset(void);,K;h,d9I%Y*|8Z
void nf_init(void);tech.techweb.com.cn3{'K:k!c0E&i+V
void nf_read(unsigned int src_addr,unsigned  char *desc_addr,int size);TechWeb-技术社区8l,b0k!Z.{8s!Y+E,E
nf_reset()将被nf_init()调用。nf_init()是nand_flash的初始化函数,在对nand flash进行任何操作之前,nf_init()必须被调用。
#L3|,@;K/D,stech.techweb.com.cnnf_read(unsigned int src_addr,unsigned  char *desc_addr,int size);为读函数,src_addr是nand flash上的地址,desc_addr是内存地址,size是读取文件的长度。3p3@7V$T3j4D%q6c,U7q
在nf_reset和nf_read函数中存在两个宏'[+w:P$[6g.w7a6g9z
NF_nFCE_L();
H-D7n9a;h.@6vNF_nFCE_H();
-a.X3a:E0|7vTechWeb-技术社区你可以看到当每次对Nand Flash进行操作之前NF_nFCE_L()必定被调用,操作结束之时NF_nFCE_H()必定被调用。这两个宏用于启动和关闭Flash芯片的工作(片选/取消片选)。至于nf_reset()中的程序开发,操作系统,服务器,源码下载,Linux,Unix,BSD,PHP,Apach,asp,下载,源码,黑客,安全,技术社区,技术论坛3q)}"g'@3S'g b:g+C7I
rNFCONF=(1<<15)|(1<<14)|(1<<13)|(1<<12)|(1<<11)|(TACLS<<8)|(TWRPH0<<4)|(TWRPH1<<0);
:p*A%C&z5O*\:Wtech.techweb.com.cn这一行代码是对NandFlash的控制寄存器进行初始化配置,rNFCONF是Nand Flash的配置寄存器,各个位的具体功能请参阅s3c2410数据手册。
)T'b#~-I#E(v"r4C;W现在举一个例子,假设我要从Nand Flash中的第5000字节处开始读取1024个字节到内存的0x30000000处,我们这样调用read函数
8@3A:y$p inf_read(5000, 0x30000000,1024);
7m.S1[:C)C7Mtech.techweb.com.cn我们来分析5000这个src_addr.
4H4V%[#I5?4i$i:Y7p6M根据
(?'z"b/|0O3f2J#U2tcolumn_addr=src_addr%512;        程序开发,操作系统,服务器,源码下载,Linux,Unix,BSD,PHP,Apach,asp,下载,源码,黑客,安全,技术社区,技术论坛)u;e:x*k/f8J
page_address=(src_addr>>9);       (H!o9n(Y+]+_#I)s8U:c+G1n
我们可得出column_addr=5000%512=392
)U3S6{/t$b8^+fpage_address=(5000>>9)=92~(a's(D0\'`&n's7k
于是我们可以知道5000这个地址是在第9页的第392个字节处,于是我们的nf_read函数将这样发送命令和参数tech.techweb.com.cn/a1K)v6a%X
column_addr=5000%512;TechWeb-技术社区-[,}/I/K/Y.v#w.f&f
>page_address=(5000>>9);(]!m#Q-l$s!I
NF_CMD=0x01;                                           从2nd half开始读取%c/V2n'G"h
NF_ADDR= column_addr &0xff;                     1st Cycle
7S1y3{"h5J4~NF_ADDR=page_address&0xff;                      2nd.Cycle
9M.D"`(q,R6l3V(O"QNF_ADDR=(page_address>>8)&0xff;             3rd.Cycletech.techweb.com.cn1F-A8C:W;P8i3N
NF_ADDR=(page_address>>16)&0xff;           4th.CycleTechWeb-技术社区1w-K+o*i.r9i
向NandFlash的命令寄存器和地址寄存器发送完以上命令和参数之后,我们就可以从rNFDATA寄存器(NandFlash数据寄存器)读取数据了.
3?,O!v+T c)P+c*K1c1e8W我用下面的代码进行数据的读取.
%@"r'I+j1b,}%\8@9Efor(i=column_addr;i<512;i++)!v:F0h!A0l/A9U
{
4P7?#O:?8{%z-nTechWeb-技术社区        *buf++=NF_RDDATA();程序开发,操作系统,服务器,源码下载,Linux,Unix,BSD,PHP,Apach,asp,下载,源码,黑客,安全,技术社区,技术论坛0h(N-p `4p.g%D
}程序开发,操作系统,服务器,源码下载,Linux,Unix,BSD,PHP,Apach,asp,下载,源码,黑客,安全,技术社区,技术论坛7D*q,U-U&O4R#M.p m7}
每当读取完一个Page之后,数据指针会落在下一个Page的0号Column(0号Byte).

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