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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。
2|.e5h!];F#M'Y)M4q+{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
-T,k3h#\!YTechWeb-技术社区
2x)^,I:m(N Q-I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
!G4a)a$['m+D2{ h h7JTechWeb-技术社区Byte(字节),Page(页),Block(块)3个单位之间的关系为 :
9_%d&w!M4f;u程序开发,操作系统,服务器,源码下载,Linux,Unix,BSD,PHP,Apach,asp,下载,源码,黑客,安全,技术社区,技术论坛1 Page =512 Bytes Data Field+ 16 Bytes Spare Field
+T8a8A1?)j*i1 Blcok=32 Pages
*i-_/d.I:w我们讨论的K9F1208U0B总共有4096 个Blocks,故我们可以知道这块flash的容量为4096 *(32 *528)= 69206016 Bytes = 66 MB6R+Z,q4@3K
但事实上每个Page上的最后16Bytes是用于存贮检验码用的,并不能存放实际的数据,所以实际上我们可以操作的芯片容量为4096 *(32 *512) = 67108864 Bytes = 64 MB由上图所示,1个Page总共由528 Bytes组成,这528个字节按顺序由上而下以列为单位进行排列(1列代表一个Byte。第0行为第0 Byte ,第1行为第1 Byte,以此类推,每个行又由8个位组成,每个位表示1个Byte里面的1bit)。这528Bytes按功能分为两大部分,分别是Data Field和Spare Field,其中Spare Field占528Bytes里的16Bytes,这16Bytes是用于在读写操作的时候存放校验码用的,一般不用做普通数据的存储区,除去这 16Bytes,剩下的512Bytes便是我们用于存放数据用的Data Field,所以一个Page上虽然有528个Bytes,但我们只按512Bytes进行容量的计算。:W#l1['}8z3s
Data Field按位置关系又可分为两个部分,分别称为1st half与2nd half,每个half各占256个bytes。或许你会感到纳闷,为什么要把DataField分为两个部分?把他们看做一个整体进行操作不就好了吗?呵呵,凡事都有因果,这么分块自然有它的道理所在,但现在还不是告诉你答案的时候。我们还是先讨论一下它的操作吧。对K9F1208U0B的操作是通过向 Nand Flash命令寄存器(对于s3c2410来说此寄存器为NFCMD,内存映射地址为0x4e000004)发送命令队列进行的,为什么说是命令队列?就是因为要完成某个操作的时候发送的不是一条命令,而是连续几条命令或是一条命令加几个参数;T$H+F4n6g.t*y
下面是K9F1208U0B的操作命令集:
,d'A%V7w*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
(C*o#a3b;U-M C$|tech.techweb.com.cn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
$\4X(g$D.z6J,F"@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。
#{2I+\&d6t7R3FPaage 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。7F({ T(k3I%z*K4{'x/Y
Read1命令
Q2Z)O)]4M/~+fTechWeb-技术社区当我们得到一个Nand Flash地址src_addr时我们可以这样分解出Column Address和Page Address(h%X)k){6?5S2G$`
column_addr=src_addr%512;                         // column address
^*O4F9i4m5C'rpage_address=(src_addr>>9);                       // page addressTechWeb-技术社区"q;N$a7}0u5_2V
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)
2?6_3h8U&O;[6[0dTechWeb-技术社区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
8y7{)x4e0@$Itech.techweb.com.cn
&Y6@!I&Q5i%{你是否还记得我上文提到过的Data Field被分为1st half 和2end half两个部分?而从上面的命令集我们看到Read1的命令里面出现了两个命令选项,分别是00h和01h。这里出现了两个读命是否令你意识到什么呢?是的,00h是用于读写1st half的命令,而01h是用于读取2nd half的命令。现在我可以结合上图给你说明为什么K9F1208U0B的DataField被分为2个half了。
3h+I(t"s'?"S5aTechWeb-技术社区如上文我所提及的,Read1的1st.Cycle是发送Column Address,假设我现在指定的Column Address是0,那么读操作将从此页的第0号Byte开始一直读取到此页的最后一个Byte(包括Spare Field),如果我指定的Column Address是127,情况也与前面一样,但不知道你发现没有,用于传递Column Address的数据线有8条(I/O0~I/O7,对应A0~A7,这也是A8为什么不出现在我们传递的地址位中),也就是说我们能够指定的 Column Address范围为0~255,但不要忘了,1个Page的DataField是由512个Byte组成的,假设现在我要指定读命令从第256个字节处开始读取此页,那将会发生什么情景?我必须把Column Address设置为256,但Column Address最大只能是255,这就造成数据溢出。。。正是因为这个原因我们才把Data Field分为两个半区,当要读取的起始地址(Column Address)在0~255内时我们用00h命令,当读取的起始地址是在256~511时,则使用01h命令.假设现在我要指定从第256个byte开始读取此页,那么我将这样发送命令串
!d$|0M9K&W0]4_(_.FTechWeb-技术社区column_addr=256;
4G/c-d(`&v'WNF_CMD=0x01;                                        从2nd half开始读取9Y'P3Y6]4{+L)Q.}:]
NF_ADDR=column_addr&0xff;                       1st Cycle8Y6i,F0K9a'N
NF_ADDR=page_address&0xff;                      2nd.Cycle9E:j7t;Q,d#^
NF_ADDR=(page_address>>8)&0xff;             3rd.Cycle
1K+|1x2E;J)w3f(}7BNF_ADDR=(page_address>>16)&0xff;           4th.Cycle
7w6{7\"A.t4`7E2^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,/{1k/}.M"Z9f6C'[7k!V
#define rNFCMD        (*(volatile unsigned char *)0x4e000004)        //NADD Flash command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9G!L9{'U%C;l&g2d9]
#define rNFADDR        (*(volatile unsigned char *)0x4e000008)        //NAND Flash address
2X-R E#@:\#]*M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
/u9G"f*T B0E.s7ytech.techweb.com.cnA0  A1  A2  A3  A4  A5  A6  A7  A8
`3S8\ X+U%|1H0]1     0    0    0    0     0    0    0    1
"A)f#u&m5q8t-Q+N0s'jtech.techweb.com.cn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。
.[0O-x6{*Y2A'z/a,b&dRead2"m-]$U-h0C*W7W
Read2则是指定读取Spare Field的内容:j%X(a0n+x$y8y9Y$t
其实Read1和Read2都是读命令,他们的区别相当于对一个读指针进行不同区域的定位。如图所示
!M%r `$G$s
;{4Q'g(H1g3}9r-['n%j2_2e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
!M:U.h.Z-_/L;p!_9@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void nf_reset(void);
{;N3N"^:ivoid nf_init(void);
:V(I1X3m"[%g%dTechWeb-技术社区void nf_read(unsigned int src_addr,unsigned  char *desc_addr,int size);/n*I%`2F*G3G*G.s
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。0^"@+q'{)A2I
nf_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。
,f3C&V4v/`在nf_reset和nf_read函数中存在两个宏8I Q#n7w8Q
NF_nFCE_L();5e1h;s7v(d(Y%P
NF_nFCE_H();
%D8w:c*i f7H'}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9A3M4K"k4D*I9\
rNFCONF=(1<<15)|(1<<14)|(1<<13)|(1<<12)|(1<<11)|(TACLS<<8)|(TWRPH0<<4)|(TWRPH1<<0);
:p)r%_*i.B-ctech.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。;^7y0Y#Z0?1a3L1j9~
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
"S9c(p/I)tTechWeb-技术社区nf_read(5000, 0x30000000,1024);
3_,A&p"P3b'y5q,c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,技术论坛我们来分析5000这个src_addr.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)t9s%X!s0L*w+y
根据TechWeb-技术社区.]6A-e3s-U8]
column_addr=src_addr%512;        
T%`7r L/Wpage_address=(src_addr>>9);       (i5R;d*n1^:\$f-q
我们可得出column_addr=5000%512=392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4@5g'A6U;r ~ r
page_address=(5000>>9)=9TechWeb-技术社区(t3n'A3J+j:\
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
#|2e0|*Y4`+f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column_addr=5000%512;
+b(B#o/K;J;M>page_address=(5000>>9);
0f2h5K({+d4~+KTechWeb-技术社区NF_CMD=0x01;                                           从2nd half开始读取TechWeb-技术社区7g6p ^)L8Z&H'~/T*h8Y0a-y
NF_ADDR= column_addr &0xff;                     1st Cycle4X3G%f/l5y"S
NF_ADDR=page_address&0xff;                      2nd.Cycletech.techweb.com.cn"t9i6_2p$z9`2B3s
NF_ADDR=(page_address>>8)&0xff;             3rd.Cycle!O"Y;M'h3t4{8|+c5B#v
NF_ADDR=(page_address>>16)&0xff;           4th.Cycle
"I6l&Z+M#Itech.techweb.com.cn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.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9G f,s,C!e
我用下面的代码进行数据的读取.
3]7U%\!v/m;Q.J1{for(i=column_addr;i<512;i++)
1S'f6Q'g!N5N*W:z{
/p2D A ~,U7c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        *buf++=NF_RDDATA();
.e;U(?(`6F(a'`: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}
:L9T$P7s-r2?'S's'M,]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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