nand flash 读写（基本操作）

开场白：

??? 希望通过这篇文章记录一下自己在调试NAND flash的经验。希望对大家有用。

??? 上个月搞了一块开发板QT210。说实话没有找到很多的datasheet就开始搞了。最早还是从boot说起，说到这这里不得不提到boot中打印的错误信息 ****CRC Error*****。最后还是决定静心调试看看怎么回事。结果发现资料还是确少，怎么办？找了以前的omap开发板。（个人觉得omap的板子 BSP还是做的比较好的）。在omap上调试了一下并测试了一些基本的NAND的读写操作。

??? 210的板子准备在linux中使用MTD去管理者块flash。并且留下了疑问：s5pc110的片子memory map给nand 和 onenand留下了256MB的空间，但是210的板子使用的是三星的1GMB的flash。多余的7百多兆的flash的空间如何管理？

?

nand bsp分析：

型号：MT29F2G16xxxx????

硬件平台：omap3530

??? 在分析之前，确定硬件平台和device的型号还是很有必要的。应为在3530的板子上是使用的LPDDR（micron）。在以前的工作中和供应商打过交道。其实flash的型号以及位宽和一些其他的参数可以从芯片的命名的法则上了解。在查阅了相关文档后确定NAND的型号。

??? 基本的read函数。

??? 下来了解一下nand的操作时序：

???

??? io是复用的。即是data又是cmd。但是注意16bits位宽的device在cmd和寻址时候是8bits位宽，数据读出时候是16bits位宽。

??? 简单通过一个函数：read，但是在read之前先要把上图中现实的cmd 以及addr作用到总线上。这就是软件的作用了。在这里不得不提一下omap的GPMC。其实这就是一个包含NAND Controller的硬件模块。具体的初始化和寄存器设置工作状态在别的文章中解释。（GPMC的设置也是要花时间去调试和跟踪的，不想影响了NAND的分析）

??? 只要记住软件正确的操作了GPMC相关的NAND控制器，就是对NAND devide进行相关操作了。

??? 1，static int NanD_Command(unsigned char command)?

??? 2，static int NanD_Address(unsigned int numbytes,unsigned long ofs)

??? 一个是写指令，一个是写地址。

??? 为了方便，没有把代码全部贴上来，逻辑应该是：

????（1）NanD_Command（00）

??? （2）NanD_Address（address）

??? （3）NanD_Command（30）

??? （4）read ioregister

???? 这里遇到了两个问题：

???? 第一：read后的数据和nand dump的数据不符合。

???? 第二：如何确定address在device中的具体位置。

???? 先来看看第一个问题。

???? 在read函数后发现buf中的内容不是确定block中page的内容，很是怀疑。后来把buf的具体位置print一下，发现：buf++，但是地址是由小到大的。

????? buf_start -> 0x8000 0000

????? ....

????? ....

????? buf_end? -> 0x8030 0000

????? 所以要打印block中的内容必须 buf_end - offset。

????? 再来看看第二个问题。

??? 看到这张图其实很熟悉了，只要是看了结构。但是光有这张图还是不够的。

?

?

??? 这下知道了为什么分为5个步长的address。其实这和NAND的内部寻址逻辑有关系。

??? A0??? - ?? A10 代表了一个page中的偏移。应为加上32B的oob已经是大于1024words了那么就要使用11个bits来索引。其实在这里面11bit不会全部使用。因为只要1024+32 = 1056words就够了。

??? A11? -??? A16 代表了page offset。一共有64page。具体在block中哪一个page使用这6bits来定位。

??? A17? - ?? A27 代表了block的个数。一共有2048block。这10bit来索引。

??? 下面关键的来了，看看使用的物理地址如何转化到NAND的具体的block的page的col上面。

??? 在linux机器上抄写了一个应用的函数分析一下这些地址。函数如下:

??? /* NanD_Address: Set the current address for the flash chip */
??? static int NanD_Address(unsigned int numbytes,unsigned long ofs)
??? {
??????? uchar u;

??????? NAND_CTL_SETALE(NAND_ADDR) //设置地址锁存

??????? if (numbytes == ADDR_COLUMN || numbytes == ADDR_COLUMN_PAGE?|| numbytes == ADDR_OOB)

??????? {

???????????ushort col = ofs;

?????????? u = col? & 0xff;

?????????? printf("1st addr %Xn",u);

?????????? WRITE_NAND_ADDRESS(u,NAND_ADDR);? //第一个address的偏移 因为 io 地址线的低8位有效。

?????????? u = (col >> 8) & 0x07;

?????????? if (numbytes == ADDR_OOB)

?????????? u = u | ((bus_width == 16) ? (1 << 2) : (1 << 3));

?????????? printf("2st addr %Xn",NAND_ADDR);

??????? }

??????? if (numbytes == ADDR_PAGE || numbytes == ADDR_COLUMN_PAGE || numbytes == ADDR_OOB)
??????? {

??????????? u = (ofs >> 11) & 0xff;

??????????? printf("3st addr %Xn",u);

??????????? WRITE_NAND_ADDRESS(u,NAND_ADDR);

??????????? u = (ofs >> 19) & 0xff;

??????????? printf("4st addr %Xn",NAND_ADDR);

??????????? /* One more address cycle for devices > 128MiB */

??????????? if (chipsize > (128 << 20)) {

??????????????? u = (ofs >> 27) & 0xff;

??????????????? printf("5st addr %Xn",u);

??????????????? WRITE_NAND_ADDRESS(u,NAND_ADDR);

???????????? }

??????? }

??????? NAND_CTL_CLRALE(NAND_ADDR); //地址锁存

??????? NAND_WAIT_READY();

??????? return 0;
}
??? 以上函数一些大写的函数做一下说明，就是往NAND Controller （寄存器）中写入指令或是地址。这些源码可以在我的资源中下载。（希望不会有什么麻烦）

??? 还是回到函数本身，看看到底是如何确定地址的。在函数中，写寄存器的代码之前添加了打印，其实可以ubuntu上调试，就是把相关的寄存器操作代码去掉。

????

??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 第一栏?????????????? 第二栏????????????? 第三栏

??? 假设想要读取0block0page0offset的地址：00000000000 000000????????????00000000000

??? 假设想要读取0block1page0offset的地址：00000000000 000001??????????? 00000000000

??? 假设想要读取0block2page0offset的地址：00000000000 000010??????????? 00000000000

??? 假设想要读取1block0page0offset的地址：00000000001 000000??????????? 00000000000

??? 假设想要读取1block1page0offset的地址：00000000001 000001??????????? 00000000000

??? 假设想要读取1block2page0offset的地址：00000000001 000010??????????? 00000000000

??? 注释：

??? 1，第一栏 为 block offset

????????? 第二栏 为 page offset

????????? 第三栏 为? col offset?????? （可以查阅相关的文章，为什么在page中的偏移叫做或者称为col，是由于flash的发展而来）

?????????

??? 2，以上转换过程中BLOCK OFFSET为：0x20000 （一个block的大小是64k words）128kB

??? 3，以上转换过程中PAGE OFFSET为?? ：0x800????? （一个page的大小是1024 words）2048kB

??? 4，顾第二个block的block偏移为?????????? ：00000000001

??? 5，由此归纳出一般的线性地址到NAND device的地址转换格式为：

??? 8bit IO 访问???

?? 1st????????????cccc? cccc????????????? ?

??? 2st????????????XXXX Xccc

??? 3st??????????? bbpp pppp

??? 4st????????????bbbb bbbb

??? 5st??????????? XXXX XXXb

????上述表达式中： c代表col b代表block p代表pageoffset

??? 基本的write函数。

??? 6，在这里再提一个经验，在page offset中read的buf指针是有记忆的，当你预读取在data cache中的时候。其实已经把page offset作用到了NAND片内。顾在read周期性的拉低ALE的同事会从指定的地址读出数据。

????NAND的write操作硬件时序图如下：

?

??? 查看函数要区分： write在nand的操作中叫做program。（估计是应为在写nand的时候要erase，所以这里叫这种写入方式为 program? 个人理解，可能不科学）。

????在这里很可惜x-load的代码没有write操作。起原因最小化的代码初始化真个芯片。在这里不得不提一下，在ARM s5pc110的TRM中写的很清楚，片内的rom code初始化了PLL，bus等模块，但是omap3530的片子没有找到相关文档。看了x-load。其中有代码是初始化ARM core的PLL。

????在omap中的PLL时钟初始化，如果不是有硬件来完成基本的初始化（锁相），不知道这样的设计是否合理。我总觉的上电后第一条指令，指的是PC取值后的action。在这之前还有很多是硬件模块自己的逻辑完成。不知道这样的理解是否正确。希望 高手 大侠 看了这篇文章后，特别是这段内容，不要吝惜文笔，给予指点。

?

谢谢

文章百分之百原创。