怎么看时序图--nand flash的读操作详解
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本文转自：http://blog.chinaunix.net/uid-28852942-id-3992727.html 这篇文章不是介绍?nand flash的物理结构和关于nand flash的一些基本知识的。你需要至少了解?你手上的?nand flash的物理结构和一些诸如读写命令 操作的大概印象，你至少也需要看过?s3c2440中关于nand flash控制寄存器的说明。 由于本人也没有专门学过这方面的知识，下面的介绍也是经验之谈。 这里?我用的?K9F2G08-SCB0?这款nand flash?来介绍时序图的阅读。不同的芯片操作时序可能不同，读的命令也会有一些差别。 当然其实有时候像nand flash这种?s3c2440内部集成了他的控制器的外设。具体到读写操作的细节时序(比如?CLE/ALE的建立时间，写脉冲的宽度。数据的建立和保持时间等)，不明白前期也没有多大的问题。 因为s3c2440内部的nand flash控制器?做了大部分的工作，你需要做的基本就是设置?几个时间参数而已。然后nand flash会自动进行这些细节操作。 当然如果处理器上没有集成?nand flash的控制器?那么久必须要自己来写时序操作了。所以了解最底层的时序操作总是好的 ? 但是上层一点的，比如读写操作的步骤时序（比如读操作，你要片选使能，然后发命令，然后发地址，需要的话还需发一个命令，然后需要等待操作完成，然后再读书数据）。 是必须要明白的。这都不明白的话，怎么进行器件的操作呢 ? 也就是说?s3c2440?可以说在你设置很少的几个时间参数后，将每一个步骤中?细微的操作都替你做好了。（比如写命令，你只要写个命令到相应寄存器中，cpu内部就会协各个引脚发出 适应的信号来实现写命令的操作）。 而我们所需要做的?就是?把这些写命令，写地址，等待操作完成。等步骤组合起来?。从而完成一个?读操作 ? 就像上面说的，虽然我们不会需要去编写每个?步骤中的最细微的时序。?但是了解下。会让你对每个操作步骤的底层细节更加明了 ? 先来看一个命令锁存的时序。也就是上面说的?读?nand flash操作中不是有一个?写命令步骤吗。那么这个步骤具体是怎么实现的。 首先?我们肯定是要片选?nand flash。只有选中芯片才能让他工作啊 nand flash是通过?ALE/CLE (高电平有效)来区分数据线上的数据时命令（CLE有效），地址（ALE有效）还是数据（CLE/ALE都无效）。 那么这里既然是写命令?那么就一定是?CLE有效（高电平）?ALE无效（低电平）。 同样命令既然是写给nand flash的那么?肯定有一个写周期。我们需要注意的是，写是在上升沿有效还是下降沿有效。 时序图如下： 1?这里是命令锁存是时序，那么我们要注意的其实就只有?CLE?为高电平期间这段时序。（写命令啊，CLE有效时（高电平）指示现在的数据其实命令）ALE此时一定为低电平我们可以不关心他 2?所以，CLE为?低电平的时期，其他大部分引脚上都是?灰色的阴影，这代表我们不需要关心这段时期这些引脚的电平 3?那么?这个数据是什么时候被nand flash读取到的呢，?注意到?nWE信号?在上升沿有一个贯穿所有其他引脚时序的竖线（这好像是叫生命线？我也不清楚） ???????这就是说明，写入的数据（命令也是数据啊，只是可以通过CLE有效来区分）是在?WE的上升沿有效。 ???????也就是说，虽然?WE是在低电平有效，但并不是说?WE一变成低电平，命令就被锁存了（即真正获得命令）而是在?WE?的上升沿，命令才真正被锁存。 ? 知道了上面这三点，也就知道了一个大概，那么剩下的图中也只剩那些?txx?的标号。明显它指的是时间，但是具体指什么时间呢。 指的就是箭头两边所指的两条?竖线之间的时间。（在每个信号的跳变沿，都有小竖线） ? 剩下的就是这些时间到底是代表什么了。这里没什么难的，刚接触的觉得看不懂。是因为之前从来没接触过。（就像单片机刚学的时候不也是各种不懂，原因就是我们从没接触过）。
比如? tCLS?? tCLH?从数据手册中我们可以看到?分表代表的?CLE建立时间，和CLE信号保持时间。 简单点你可以理解为，我让?CLE引脚??变成高电平，总得给人间一点时间去变成高电平吧。总不能瞬间就变成高电平 不过从?时序图中我们能看到更多的端倪，之前不是说过?WE?的上升沿上不是有一个最长贯穿其他信号线的?竖线吗。我们说他指示了，数据（命令也是数据） ???????是在上升沿被锁存的，在?WE?的上升沿，我写到数据线上的命令数据才真正被锁存（接收），但是?我们注意到?CLE?信号在WE上升沿之前有就有效了。 ???????所以我们说，?在命令数据真正被锁存之前，CLE?有效的那段?tCLS?时间叫做?CLE信号建立时间。 ?????? WE上升沿后。命令已经被接受了，但这时候?CLE?其实可以变为无效了，因为已经获取到命令了 ???????但是他并没有立刻结束，而是?Tclh时间之后才结束。那么我们?称这段?时间?tCLH?为?CLE?保持时间。
?????? tDS表示数据建立时间，tDH表示数据保持时间 ? 这里我们看到一个小规律，在数据手册中?以?S?结尾的时间通常指的是建立时间，?以?H?结尾的时间指的是保持时间 ?????? ?????? 这里命令锁存的时序就分析完了。我们再来看看??地址锁存时序图，这个图有点复杂， 因为nand flash的?特性是?地址周期通常需要好几个，就是一个地址是分几次发送的
? 再给出数据手册中对应时间标号的说明
1?这里是地址锁存是时序，那么我们要注意的其实就只有?ALE?为高电平期间这段时序。（写命令啊，ALE有效时（高电平）指示现在的数据其实是地址）CLE此时一定为低电平，可以不用管
? 那么剩下的也好理解 tCLS?这个我们不需要关心，因为?CLE?压根就是无效的。 tCS?就像之前分析的，它是指?CE片选信号在?WE上升沿也就是锁存地址之前的有效时间，也就是?CE?建立时间 tWC?呢??不知道？?不知道?看手册啊，前面也说过这些时间标号在手册中都会给出。 ???????从上面手册的解释我们看到，它指的是一个写周期的时间 tWP?写脉冲宽度（也就是?WE是低电平有限，twp指低电平持续时间，就是有效时间） tWH?好理解了，就是高电平时间 ALS ???这不就是?地址信号? ALE?建立时间嘛 ALH ??ALE信号有效保持时间啊 TDS TDH?数据建立和保持时间 就像上面对?命令时序的分析，这里?信号的?建立?和?保持时间都是以?数据被?锁存分界点(WE上升沿) ? 看到这里相信仔细看的人，应该大致该如何看一个时序图了，但是这里?我们牵涉到的?无非都是一些?上面?建立/保持时间。 复杂点的呢。 ? 下面就来看一个复杂点的时序图，其实也不复杂，主要是说明如何在不看手册就能知道?txx指的是什么时间? ?
? 这个时序其实并不复杂，只是他不是像上面分析的那样都是一些?建立时间和保持时间。这里牵涉到跟多的时间标号 不过就像前面说的.?看手册！?手册里对每个时间参数都有说明。不过初学者通常即使看手册，对这些时间参数也是不知道是什么意思。 这里我们看手册前，先来自己分析下。方法会了，手册就成了验证你对不对的东西了，而不是你寻找答案的东西。 ? TRC?这个参数有点简单。看他的范围?是?一个?RE周期?的时间，那么就跟前面的?tWC?应该是一样的。那它应该代表的就是?RE信号的一个周期时间（读信号的一个周期） TREA?呢？?看标号看不出所以然，那么我们就看他的起始和结束时间?从时序图能看到，这个指的是从?RE有效（变低）?到数据出现?之间的时间。 那么tREA?可想而知就应该是?读信号有效到数据被读之间的时间 后面的都是这个同样的分析方法 比如最后的那个?tRHZ?是从?RE?无效（高电平）到数据线变成高阻态?之间的时间（数据线画在中间表示的是高阻态） 看下手册中的解释?也基本就是这个意思
? 到这里?对于时序图怎么看，相信大家都应该能理解了。甚至可能连手册都不用看，就知道他是什么意思了。因为我们能从?时间的起始地址来推测时间标号的意思 ? ? 上面这些分析，都是很底层的操作，如果我们使用?s3c2440?这种高级的处理器?这些时序操作我们根本不需要去实现，顶多也就往几个寄存器中 设置一下上面说的一些时间?然后，CPU?中的?nand flash控制器会自动完成上面所的所有操作。但是还需要了解的原因是，如果你碰到一个没有 nand flash?控制器的处理器?怎么办，那你只能亲自实现这些?具体的?写命令，写地址。等等?单元操作。 然后才能将这些单元操作组合成?读数据，写数据等操作（上面说过?比如读操作?他并不是一个简单的命令而是一系列操作，你要片选使能，然后发命令(读命令)， 然后发地址（要读的数据的地址），需要的话还需发一个命令，然后需要等待操作完成，然后读书数据） ? 说完了?这些具体的单元操作，那么我们再来看看一个?读操作?具体需要哪些步骤。也就是我们需要真正必须掌握的时序操作 对于我这款?nand flash?读操作时序如下
我们要注意的主要是?最下面一行?即?I/Ox?信号线的状态，他指示了?读操作需要哪些，单元步骤。 1?首先?我们看到?有一个?0x00?是什么？数据？地址？命令？?看?ALE/CLE线啊，这两根线不是决定了现在的数据的类型嘛 ???????顺着往上看，我们知道0x00是在?CLE有效期间的数据那么它就是一个命令 2?然后是?address(5Cycle)?即五个地址序列(这款nand flash?指定读数据的地址时要发送五个地址序列)，往上看，是在ALE有效期间的数据，那么应该就是地址了 ???????（对于这五个地址，前面两个是列地址，后面三个是行地址。在nand flash的物理结构中?行地址对应的某一页，列地址就对应这一页中的某一列） ? 3?接着又是?0x30，此时?CLE有效，那么就是命令了（也就是说这款nand flash的读操作需要两个命令）。 ???????但是之后数据并未立刻出来，我们看到在到?DATA Output即数据输出之前还有一段时间，为什么有这段时间？ ???????往上看?R/nB?这个数据线上说明了原因，这段时间内它是低电平?即指示现在?处于?忙碌状态，还未准备好数据输出。为什么会这样？ ???????因为你?写了?一个命令，写了要读数据的地址，又写了一个命令。?你总要给?cpu一些时间去处理这些命令吧， ???????R/nB为低电平这段时间就是?在处理这些命令（实际上是根据命令将你定位的那一页数据读到内部寄存器中）， ???????等?R/nB变成高电平了，就指示命令处理完毕，现在数据也就可以读出来了。 ? 综上我们从手册中我们就知道了读操作的具体步骤， 1?首先nand flash?也是一个外设，要访问他就需要片选它，所以在执行时序图上的步骤之前需要片选nand flash. 2?看后面就是安装时序图来了，看时序图!?第一步先是发送一个命令?0x00. 3?看时序图！?然后发送五个地址序列（先发送两个列地址，在发送三个行地址（即页地址）） 4?看时序图！?接着再是一个命令?0x30. 5?看时序图！? R/nB?引脚为低表示现在正忙，正在处理这些命令，那就要等待?R/nB?引脚变为高电平 6?看时序图！?这个时候就可以读数据了 7?一次读操作结束了?nand flash?暂时是不需要使用了，那么别忘了应该?取消片选信号。 ? 至于这每一个步骤中具体的时序，cpu中的nand flash控制器会帮我们完成。我们要做就是设置几个时间参数 ? 这里我们反复强调了要看时序图。其实学嵌入式前期对数据手册一定要多看，看多了你就回知道，什么东西的你重点要看的，什么是和你的编程操作无关的你不需要关心。这样后面你才能，拿到一个外设?就能写出他的操作。而不用跟着书背步骤。只要手册在就行了。 ? 上面的步骤，是一个具体的读操作的步骤，不过在使用一个器件之前我们需要初始化一下它。至于初始化也就是设置我们上面多次提到的 我们说过?s3c2440已经帮我做了很多底层的单元操作，我们只需设置几个时间参数?片内的?nand flash就会自动发出相应操作的时序操作 那么到底设置那几个时间呢。? s3c2440?手册上给出了?需要我们设置的几个参数。
? 从中我们可以看出?第一幅时序图是?命令和地址锁存的时序，第二幅是?数据读取和写入的时序。
2 TWRPH0?代表的是?WE?的脉冲宽度，即有效时间 3 TWRPH1?代表的是?CLE/ALE?的保持时间
那么我们从?nand flash中随便找一个?命令时序来对照不就行了 就拿上面我们说过的?命令锁存时序来对比
TWRPH0 = tWP? TWRPH1 = tCLH TACLS? = tCLS - tWP ?
? 所以?TWRPH0 = tWP? >=12ns ?????? ?TWRPH1 = tCLH >=5ns ?????? ?TACLS? = tCLS - tWP >=0； 而这三个参数在s3c2440的数据手册中说明为 ? 当然这里的时间都是以?HCLK?为单位的，这几个参数?是在?nand flash控制寄存器中的?NFCONF中设置的 这里我没用使用MPLL?所以HCLK是?12MHZ ? 所以?TWRPH0 = 0 TWRPH1 =0 TACLS =0; (如果你的时钟频率比较高，那就要设别的数了。当然有是有你真不知道，设置大点总没错，只不过速度可能会慢点。) ???????所以?NFCONF =0;（NOFCONF其他位数据手册中有说明，这里只是简单读操作，其他位可以不设置） ? 然后是初始化一下?ECC?使能nand flash控制器（我们只是设置了几个时间参数，时序的具体操作就是靠他来完成的，所以要使能他） 然后先 取消片选nand flash?因为我们现在还没有操作它啊，只是初始化一下。所以还是应该先取消片选，等真正读的时候再使能片选信号 ? NFCONT = (1<<4) | (1<<1) (1<<0); （数据手册中有对应位的说明） 最后，第一次使用nand flash?我们需要复位操作一下。 综上，nand flash?的初始化代码如下 void nand_init(void){ ??????? NFCONF =0; ??????? NFCONT = (1<<4) | (1<<1) | (1<<0); ??????? nand_reset();? //nand reset代码在后面 } ? 下面代码一些地址的写法是与?nand flash?型号有关的。具体需要参考芯片手册 ?????? ? void select_chip(void){ ??????? NFCONT? &= (~(1<<1)) ;??? ??????? int i; ??????? for(i=10;i>0;i--); } void deselect_chip(void){ ??????? NFCONT |= (1<<1); ??????? int i; ??????? for(i=10;i>0;i--); } ? void write_command(unsigned char command){ ??????? NFCMMD = command; ??????? int i; ??????? for(i=10;i>0;i--); } ? /* ???????这款nand flash?的页大小是?2K ???????五个地址周期? (2个列地址?和3和行地址（页地址）) */ void write_address(unsigned int address){ ??????? unsigned int page = address/2048; ??????? unsigned int col? = address&2048; ? ??????? int i; ??????? NFADDR = col & 0xff; ??????? for(i=5;i>0;i--); ??????? NFADDR = (col >>8) & 0x0f; ? ??????for(i=5;i>0;i--); ??????? NFADDR = page & 0xff; ??????? for(i=5;i>0;i--); ??????? NFADDR = (page >>8)& 0xff; ??????? for(i=5;i>0;i--); ??????? NFADDR = (page >>16)&0x01; ??????? for(i=5;i>0;i--); } ? unsigned char read_one_data(void){ ??????? return NFDATA; ??????? int i; ??????? for(i=10;i>0;i--); } ? void wait_ready(void){ ??????? while(!(NFSTAT & 1)); ??????? int i; ??????? for(i=10;i>0;i--); } ? ? static void nand_reset(void){ ??????? select_chip(); ??????? write_command(0xff); ??????? wait_ready(); ??????? deselect_chip(); } void nand_init(void){ ??????? NFCONF =0; ??????? NFCONT = (1<<4) | (1<<1) | (1<<0); ? ??????? nand_reset(); } ? /* nand flash?的读操作是以页为单位的。 ?des: nand flash中读出的数据放到哪 ?start_addr：?从哪里开始读 ?size:?读多大 */ void nand_read(unsigned char *des,unsigned int start_addr,unsigned int size){ ??????? unsigned int col? = start_addr & 2048; ? ??????? select_chip(); ??????? unsigned int start = start_addr; ??????? unsigned int end?? = start_addr + size; ??????? while(start < end){???????????????????????????? //每读一页需要发一次命令 ???? ???????????write_command(0x00); ??????????????? write_address(start); ??????????????? write_command(0x30); ??????????????? wait_ready(); ? ??????????????? while((col<2048) && (start<end)){? //在一页中读，我用的型号一页大小为2K ??????????????????????? *des = read_one_data(); ????????? ??????????????des++; ??????????????????????? col++; ??????????????????????? start++; ??????????????? } ??????????????? col =0; ??????? } ??????? deselect_chip(); } （编辑：李大同） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
