百为STM32开发板教程之十二——NAND FLASH

参考资料:
百为stm32开发板光盘V3百为stm32开发板光盘芯片数据手册K9F1208.pdf
百为stm32开发板光盘st官方参考资料Application notesAN2784 Using the high-density STM32F10xxx FSMC peripheral to drive external memories.pdf
实验目的:实现擦除NAND FLASH的第一个块，并读写NAND FLASH的开头两页
主要内容：
一、了解STM32 FSMC NAND控制器
二、了解K9F1208 NAND FLASH的原理与操作
三、编程实现擦除K9F1208 NAND FLASH的第一个块，并读写K9F1208 NAND FLASH的开头两页
一、STM32 FSMC NAND控制器
1、1、STM32 FSMC功能框图：
FSMC主要包括有：AHB接口(包含FSMC配置寄存器) ， NOR闪存和PSRAM控制器，NAND闪存和PC卡控制器，外部设备接口

?
2、STM32 FSMC外部设备地址映射：
从FSMC的角度看，可以把外部存储器划分为固定大小为256M字节的四个存储块，见下图
● 存储块1用于访问最多4个NOR闪存或PSRAM存储设备。这个存储区又被划分为4个NOR/PSRAM区，并有4个专用的片选。?
● 存储块2和3用于访问NAND闪存设备，每个存储块连接一个NAND闪存。?
● 存储块4用于访问PC卡设备?
每一个存储块上的存储器类型是由用户在配置寄存器中定义的。
其中块2和块3属于NAND存储块，每个存储块又可以划分为通用和属性空间
通用和属性空间又可以在低256K字节部分划分为3个区
● 数据区(通用/属性空间的前64K字节区域)?
● 命令区(通用/属性空间的第2个64K字节区域)?
● 地址区(通用/属性空间的第2个128K字节区域)
应用软件使用这3个区访问NAND闪存存储器：?
● 发送命令到NAND闪存存储器：软件只需对命令区的任意一个地址写入命令即可。?
● 指定操作NAND闪存存储器的地址：软件只需对地址区的任意一个地址写入命令即可。因为一个NAND地址可以有4或5个字节(依实际的存储器容量而定)，需要连续地执行对地址区的写才能输出完整的操作地址。?
● 读写数据：软件只需对数据区的任意一个地址写入或读出数据即可。 因为NAND闪存存储器自动地累加其内部的操作地址，读写数据时没有必要变换数据区的地址，即不必对连续的地址区操作。
3、STM32的NAND控制信号
（1）STM32 FSMC NAND控制信号描述：
（2）STM32 FSMC信号连接K9F1208 NAND FLASH：
（3）百为STM3210E-EVAL开发板上STM32和K9F1208的连接电路图（这里电路图上画的是NAND512，实际焊接的硬件是K9F1208）：
二、K9F1208 NAND FLASH的原理与操作
1、K9F1208 的硬件结构组织
K9F1208是容量为512M bit，即64M byte的存储器，它是由4096个块（block）组成，其中每个块又是由32个页（page）组成，每个页由512byte+16byte组成。
K9F1208的读写都是以页为单位，而擦除则是以块为单位。
程序中相关定义：
/* FSMC NAND memory parameters */
#define NAND_PAGE_SIZE? ?? ?? ?? ? ((u16)0x0200) /* 512 bytes per page w/o Spare Area */
#define NAND_BLOCK_SIZE? ?? ?? ?? ?((u16)0x0020) /* 32x512 bytes pages per block */
#define NAND_ZONE_SIZE? ?? ?? ?? ? ((u16)0x0400) /* 1024 Block per zone */
#define NAND_SPARE_AREA_SIZE? ?? ? ((u16)0x0010) /* last 16 bytes as spare area */
#define NAND_MAX_ZONE? ?? ?? ?? ???((u16)0x0004) /* 4 zones of 1024 block */
2、K9F1208引脚定义
3、K9F1208的操作命令集
（1）读ID命令：
先输出命令90H，再输出地址00H，然后读回4个字节的数据即是K9F1208的ID，ECH，76H，5AH，3FH
代码如下：
void FSMC_NAND_ReadID(NAND_IDTypeDef* NAND_ID)
{
??u32 data = 0;
??/* 发送命令到命令区0x70010000 */??
??*(vu8 *)(Bank_NAND_ADDR | CMD_AREA) = 0x90;
??*(vu8 *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = 0x00;
? ?/* 从K9F1208 NAND FLASH读回ID序列 */?
? ?data = *(vu32 *)(Bank_NAND_ADDR | DATA_AREA);??//从数据区0x70000000读回数据
? ?NAND_ID->Maker_ID? ?= ADDR_1st_CYCLE (data);
? ?NAND_ID->Device_ID??= ADDR_2nd_CYCLE (data);
? ?NAND_ID->Third_ID? ?= ADDR_3rd_CYCLE (data);
? ?NAND_ID->Fourth_ID??= ADDR_4th_CYCLE (data);??
}
（2）块擦除命令
块擦除是先输出60H，再输出块地址，然后输出D0H，用70H读回状态，等待操作完成即可
u32 FSMC_NAND_EraseBlock(NAND_ADDRESS Address)
??*(vu8 *)(Bank_NAND_ADDR | CMD_AREA) = NAND_CMD_ERASE0;??//发送命令60H到命令区0x70010000
??*(vu8 *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = ADDR_1st_CYCLE(ROW_ADDRESS);??//发送地址A9~A16到地址区0x70020000
??*(vu8 *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = ADDR_2nd_CYCLE(ROW_ADDRESS); //发送地址A17~A24到地址区0x70020000
??*(vu8 *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = ADDR_3rd_CYCLE(ROW_ADDRESS);??//发送地址A25到地址区0x70020000
? ?
??*(vu8 *)(Bank_NAND_ADDR | CMD_AREA) = NAND_CMD_ERASE1;??//发送命令D0H到命令区0x70010000?
??return (FSMC_NAND_GetStatus());??//读回操作结果
（4）页写入命令
因为每个页（page）可分为A，B，C三个区

所以页写入也分为三种方式：
具体时序：
我们这里采用的第一种方式，可以写入0~528byte的数据。K9F1208属于小页的NAND（512byte+16byte），区别于大页的NAND（2048byte+64byte）
u32 FSMC_NAND_WriteSmallPage(u8 *pBuffer,NAND_ADDRESS Address,u32 NumPageToWrite)
??u32 index = 0x00,numpagewritten = 0x00,addressstatus = NAND_VALID_ADDRESS;
??u32 status = NAND_READY,size = 0x00;
??while((NumPageToWrite != 0x00) && (addressstatus == NAND_VALID_ADDRESS) && (status == NAND_READY))
??{
? ? /* 页写命令和地址 */
? ? *(vu8 *)(Bank_NAND_ADDR | CMD_AREA) = NAND_CMD_AREA_A;??//发送命令00H到命令区0x70010000，从A区开始写入
? ? *(vu8 *)(Bank_NAND_ADDR | CMD_AREA) = NAND_CMD_WRITE0;??//发送命令80H到命令区0x70010000
? ? *(vu8 *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = 0x00;??//发送地址A0~A7到地址区0x70020000，从地址0开始写入??
? ? *(vu8 *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = ADDR_1st_CYCLE(ROW_ADDRESS); //发送地址A9~A16到地址区0x70020000??
? ? *(vu8 *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = ADDR_2nd_CYCLE(ROW_ADDRESS);??//发送地址A17~A24到地址区0x70020000??
? ? *(vu8 *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = ADDR_3rd_CYCLE(ROW_ADDRESS);??//发送地址A25到地址区0x70020000
? ? /* 计算写入数据的大小 */
? ? size = NAND_PAGE_SIZE + (NAND_PAGE_SIZE * numpagewritten);
? ? /* 写入数据 */
? ? for(; index < size; index++)
? ? {
? ?? ?*(vu8 *)(Bank_NAND_ADDR | DATA_AREA) = pBuffer[index];??//发送数据到数据区0x70000000
? ? }
? ??
? ? /* 检查状态看是否操作成功 */
? ? status = FSMC_NAND_GetStatus();
? ? if(status == NAND_READY)??//如果操作完成
? ?? ?numpagewritten++;??//已写入页数加1
? ?? ?NumPageToWrite--;??//待写入页数减1
? ?? ?/* 计算要写入的下一个小页的地址 */
? ?? ?addressstatus = FSMC_NAND_AddressIncrement(&Address);? ??
? ? }? ??
??}
??
??return (status | addressstatus);
（5）read 1页读命令
页读命令是先输出00H，再输出要读入的页地址，然后就可以读回最多528byte的数据了。
u32 FSMC_NAND_ReadSmallPage(u8 *pBuffer,u32 NumPageToRead)
??while((NumPageToRead != 0x0) && (addressstatus == NAND_VALID_ADDRESS))
??{? ??
? ? /* 页读命令和页地址*/
? ? *(vu8 *)(Bank_NAND_ADDR | CMD_AREA) = NAND_CMD_AREA_A;? ?//发送命令00H到命令区0x70010000
? ? *(vu8 *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = 0x00;??////发送地址A0~A7（00H）到地址区0x70020000
? ? *(vu8 *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = ADDR_1st_CYCLE(ROW_ADDRESS); //发送地址A9~A16到地址区0x70020000?
? ? *(vu8 *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = ADDR_2nd_CYCLE(ROW_ADDRESS);??//发送地址A17~A24到地址区0x70020000?
? ? *(vu8 *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = ADDR_3rd_CYCLE(ROW_ADDRESS);? ?//发送地址A25到地址区0x70020000
? ???
? ? /* 计算要读的数据大小 */
? ? size = NAND_PAGE_SIZE + (NAND_PAGE_SIZE * numpageread);
? ? /* 读数据到pBuffer */? ??
? ?? ?pBuffer[index]= *(vu8 *)(Bank_NAND_ADDR | DATA_AREA);??//从数据区0x70000000读回数据
? ? numpageread++;??//已读的页数加1
? ? NumPageToRead--;??//待读的页数减1
? ? /* 计算下一个要读的页地址 */? ?? ?? ?? ?? ?
? ? addressstatus = FSMC_NAND_AddressIncrement(&Address);
??/* 检查状态看是否操作成功 */
??status = FSMC_NAND_GetStatus();
/* main.c */
??/* FSMC NAND初始化 */
??FSMC_NAND_Init();
??/* 读NAND ID操作 */
??FSMC_NAND_ReadID(&NAND_ID);
??/* 检查ID是否正确 */
??if((NAND_ID.Maker_ID == NAND_K9F1208_MakerID) && (NAND_ID.Device_ID == NAND_K9F1208_DeviceID))
? ? /* 初始化要写入NAND的页地址 */?
? ? WriteReadAddr.Zone = 0x00;
? ? WriteReadAddr.Block = 0x00;
? ? WriteReadAddr.Page = 0x00;?
? ? /* 擦除NAND FLASH的第一个块（第1和第2页所在的块） */
? ? status = FSMC_NAND_EraseBlock(WriteReadAddr);
? ? /* 写数据到NAND FLASH的第1和第2页 */
? ? /* 填充要发送的数据到buffer */
? ? Fill_Buffer(TxBuffer,BUFFER_SIZE,0x66);
? ? status = FSMC_NAND_WriteSmallPage(TxBuffer,WriteReadAddr,PageNumber);??//PageNumber=2，表示要写入第1和第2页
? ? /* 从NAND FLASH读回数据 */
? ? status = FSMC_NAND_ReadSmallPage (RxBuffer,PageNumber);
? ? /* 比较写入的数据和读回的数据是否相等 */
? ? for(j = 0; j < BUFFER_SIZE; j++)
? ?? ?if(TxBuffer[j] != RxBuffer[j])
? ?? ?{? ???
? ?? ???WriteReadStatus++;
? ?? ?}?
? ? if (WriteReadStatus == 0)
? ? {?
? ?? ?/* 如果相等，则点亮LED1 */
? ?? ?GPIO_SetBits(GPIOF,GPIO_Pin_6);
? ? else
? ?? ?/* 否则，点亮LED2 */
??else //ID不正确
? ? /* 点亮LED3 */
? ? GPIO_SetBits(GPIOF,GPIO_Pin_8);??
??}