nandflash裸机驱动程序的分析

nandflash在嵌入式设备中广泛的应用，学些nandflash的重要性不言而喻，这里分析一段实例代码，不管是编码规范还是程序的结构都是很有价值的。下边是K9F1208U0M的实例代码。
首先看nand.h文件：

#ifndef __NAND_Flash__
#define __NAND_Flash__
extern void InitNandCfg(void);???????????????? //初始化K9F1208UOM NAND flash 配置
extern unsigned int ReadChipId(void);???????????????? //读取NAND Flash的ID号
extern unsigned short ReadStatus(void);???????????????? //读取NAND Flash的状态
extern unsigned int EraseBlock(unsigned int addr);??????????????? //NAND Flash块擦除

extern void ReadPage(unsigned int addr,unsigned char *buf);??? //K9F1208U0M nand flash 的页数据读

extern void WritePage(unsigned int addr,unsigned char *buf);??? //K9F1208U0M nand flash 的页数据写

extern void MarkBadBlk(unsigned int addr);??????????? //屏蔽 K9F1208U0M nand flash 的坏块

extern int CheckBadBlk(unsigned int addr);??????????? //检查 K9F1208U0M nand flash 的坏块

extern void InitNandFlash(void);??????????? //K9F1208U0M nand flash 的初始化

#endif

需要详细看的是nandflash.c文件：

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// 常量定义区

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#define??? EnNandFlash()??? (rNFCONF |= 0x8000) //bit15=1 enable NAND flash controller

#define??? DsNandFlash()??? (rNFCONF &= ~0x8000) //bit15=1 disable NAND flash controller

#define??? InitEcc()??????? (rNFCONF |= 0x1000) //bit12=1 initialize ECC

#define??? NoEcc()??????????? (rNFCONF &= ~0x1000) //bit12=0 initialize ECC

#define??? NFChipEn()??????? (rNFCONF &= ~0x800) //bit11=0 NAND flash nFCE = L (active)

#define??? NFChipDs()??????? (rNFCONF |= 0x800) //bit11=1 NAND flash nFCE = H (inactive)

#define??? WrNFCmd(cmd)??? (rNFCMD = (cmd)) //write commond to nand flash

#define??? WrNFAddr(addr)??? (rNFADDR = (addr)) //write address to nand flash

#define??? WrNFDat(dat)??? (rNFDATA = (dat)) //write data to nand flash

#define??? RdNFDat()??????? (rNFDATA) //read data from nand flash

#define??? RdNFStat()??????? (rNFSTAT) //read status from nand flash

#define??? NFIsBusy()??????? (!(rNFSTAT&1)) //whether nand flash is busy?

#define??? NFIsReady()??????? (rNFSTAT&1) //whether nand flash is ready?

#define??? READCMD0??? 0 //Read0 model command == Page addr 0~127

#define??? READCMD1??? 1 //Read1 model command == Page addr 128~511

#define??? READCMD2??? 0x50 //Read2 model command == Page addr 512~527

#define??? ERASECMD0??? 0x60 //Block erase command 0

#define??? ERASECMD1??? 0xd0 //Block erase command 1

#define??? PROGCMD0??? 0x80 //page write command 0

#define??? PROGCMD1??? 0x10 //page write command 1

#define??? QUERYCMD??? 0x70 //query command

#define??? RdIDCMD??????? 0x90 //read id command

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// 函数定义区

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#include "NAND_Flash.h"
#include "2410addr.h"
static unsigned short NandAddr;

//等待NAND FLASH不忙

void wait_idle(void)
{
??? int i;
??? while(!(rNFSTAT & 0x1))? //如果是忙则一直等待下去.
????? for(i=0; i<10; i++);
}

/* 在第一次实用NAND Flash前，复位一下NAND Flash */
void reset_nand()
{
??? int i=0;
??
??? rNFCONF &= ~0x800;?? //激活NANDFlash
??????? for(; i<10; i++);
??????
??? rNFCMD = 0xff;??? //看数据手册第9页上的命令.

??? wait_idle();
}

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// 语法格式： void InitNandCfg(void)

// 功能描述: 初始化 K9F1208U0M nand flash 配置

// 入口参数: 无

// 出口参数: 无

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void InitNandCfg(void)
{
??? //enable nand flash control,initilize ecc,chip disable,

??? //基本所有的falsh都可以公用的。

rNFCONF = (1<<15)|(1<<12)|(1<<11)|(7<<8)|(7<<4)|(7);??

//使用控制器,使用ECC,不激活NandFlash,持续时间都设定为HCLK*8.

}

//====================================================

// 语法格式： unsigned int ReadChipId(void)

// 功能描述: 读Nand Flash的ID号

// 入口参数: 无

// 出口参数: Nand Flash ID

//====================================================

unsigned int ReadChipId(void)
{
??? unsigned int id;
??
??? NFChipEn();
??
??? WrNFCmd(RdIDCMD);?? //写命令90H
??
??? WrNFAddr(0);?????? ?????? //写地址00H
??
??? wait_idle();
??
??? id = RdNFDat()<<8;?? //读ECH
??? id |= RdNFDat();? //读Device Code.
??????????
??? NFChipDs();
??
??? return id;
}

//====================================================

// 语法格式： unsigned short ReadStatus(void)

// 功能描述: 读Nand Flash的状态

// 入口参数: 无

// 出口参数: Nand Flash 状态

//====================================================

unsigned short ReadStatus(void)
{
??? unsigned short stat;
??
??? NFChipEn();??
??? WrNFCmd(QUERYCMD);???? ??//写命令0x70
??? stat = RdNFDat();??
??? NFChipDs();
??
??? return stat;
}

//====================================================

// 语法格式： unsigned int EraseBlock(unsigned int addr)

// 功能描述: Nand Flash块擦除

// 入口参数: 块地址

// 出口参数: 擦除状态 0 为成功 非0 失败

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unsigned int EraseBlock(unsigned int addr)
{
??? unsigned char stat;

??? addr &= ~0x1f; ? ?????? ?//保留9-25位
?????? ?
??? NFChipEn();???? ?????? //使能

??
??? WrNFCmd(ERASECMD0);? ?????? ?????? ?????? ?//写命令0x60
??????
??? WrNFAddr(addr);//擦除只针对块操作

??? WrNFAddr(addr>>8);
??? if(NandAddr)???????????????????????? //判断Flash的型号

??????? WrNFAddr(addr>>16);
??
??? WrNFCmd(ERASECMD1); ???//发送擦除命令0xD0H

??
??? wait_idle();????????? //等待，直到操作完成为止。

??????
??? NFChipDs(); //失能

??
??? return stat&1;
}
//====================================================

// 语法格式： void ReadPage(unsigned int addr,unsigned char *buf)

// 功能描述: 读取页的内容

// 入口参数: 1，页地址 2，读出的页内数据

// 出口参数: 无

//====================================================

/**** K9F1208U0M nand flash 的页数据读 ****/
void ReadPage(unsigned int addr,unsigned char *buf)//addr = page address

{???? ?????? ?????? ?????? ?????? ?????? ?????? //该程序是读取一页(512字节)内容.
??? unsigned short i;
??? NFChipEn();
??
??? WrNFCmd(READCMD0);
??
??? WrNFAddr(0);?? //从0地址开始读取.
??
??? WrNFAddr(addr);
??? WrNFAddr(addr>>8);
??
??? if(NandAddr)
??????? WrNFAddr(addr>>16);
??? InitEcc();
??
??? wait_idle();
??
??? for(i=0; i<512; i++)
??????? buf[i] = RdNFDat();
??????
??? NFChipDs();
??
}

//====================================================

// 语法格式：extern unsigned int WritePage(unsigned int addr,unsigned char *buf)

// 功能描述: 写页数据

// 入口参数: 1，页地址 2，写页内数据

// 出口参数: 无

//====================================================

/**** K9F1208U0M nand flash 的页数据写 ****/
void WritePage(unsigned int addr,unsigned char *buf)
{
??? unsigned short i;
? ??unsigned char tmp[3];
??
??
??? NFChipEn();
??
??? WrNFCmd(PROGCMD0);???? //写命令0x80
??
??? WrNFAddr(0); //低八位为0

??? WrNFAddr(addr); //页地址

??? WrNFAddr(addr>>8); //

??
??? if(NandAddr)
??????? WrNFAddr(addr>>16);
??? InitEcc();??
??? for(i=0; i<512; i++)
??????? WrNFDat(buf[i]);
??????
??? tmp[0] = rNFECC0;//产生的3位校验码

??? tmp[1] = rNFECC1;
??? tmp[2] = rNFECC2;
??????
??? WrNFDat(tmp[0]);//将校验码重新写入页面

??? WrNFDat(tmp[1]);
??? WrNFDat(tmp[2]);
??????
??? WrNFCmd(PROGCMD1);//正式开始写数据

??? wait_idle();
??? NFChipDs();
}

//====================================================

// 语法格式：extern void MarkBadBlk(unsigned int addr)

// 功能描述: 屏蔽 K9F1208U0M nand flash 的坏块

// 入口参数: 块地址

// 出口参数: 无

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void MarkBadBlk(unsigned int addr)
{
??? addr &= ~0x1f;
??
??? NFChipEn();
??
??? WrNFCmd(READCMD2);??? //指向C区?? 0x50

??
??? WrNFCmd(PROGCMD0);???? ?????? //0x80
??? WrNFAddr(4);??????? //mark offset 4,5,6,7

??? WrNFAddr(addr);
??? WrNFAddr(addr>>8);
??? if(NandAddr)
??????? WrNFAddr(addr>>16);
??? WrNFDat(0);??????????? //mark with 0? 将坏块标记为0

??? WrNFDat(0);
??? WrNFDat(0);??????????? //mark with 0

??? WrNFDat(0);
??? WrNFCmd(PROGCMD1);?? //0x10
??
??? wait_idle();

??? WrNFCmd(READCMD0);??? //point to area a??????

??? NFChipDs();
}

//====================================================

// 语法格式：int CheckBadBlk(unsigned int addr)

// 功能描述: 检查 K9F1208U0M nand flash 的坏块

// 入口参数: 块地址

// 出口参数: 是否为坏块 0 坏块 1非坏块

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int CheckBadBlk(unsigned int addr)
{
??? unsigned char dat;
??
??? addr &= ~0x1f;
??
??? NFChipEn();
??
??? WrNFCmd(READCMD2);??????? //point to area c

WrNFAddr(5);??????????? //第517个字节(5=517&0xf)

??? WrNFAddr(addr);
??? WrNFAddr(addr>>8);
??? if(NandAddr)
??????? WrNFAddr(addr>>16);
??????
??? wait_idle();
??????
??? dat = RdNFDat();
??
??? WrNFCmd(READCMD0);??? //point to area a

??
??? NFChipDs();

??? return (dat!=0xff);
}

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// 语法格式：void InitNandFlash(void)

// 功能描述: K9F1208U0M nand flash 的初始化

// 入口参数: 无

// 出口参数: 无

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static int support=0;
void InitNandFlash(void)
{??
??? unsigned int i;
??
??? InitNandCfg();??????????????????????????? //初始化配置??
??? reset_nand();??
??? i = ReadChipId();??????????????????????? //读取NAND Flash的ID号?????????????????????
??? if((i==0x9873)||(i==0xec75))??
??????? NandAddr = 0;
??? else if(i==0xec76)
??? {??
??????? support=1;??????????????????????? //by chang

??????? NandAddr = 1;
??? }
??? else
??? {??
??????? return;
??? }

}

从上边的代码可以看出，尽管nandflash自身的操作时序非常的复杂，但在nandflash控制器的帮助下，nandflash的操作就变得非常的简单，这里只需要操作少量的寄存器就可以完成操作。首先分析代码，在驱动程序编程中，用的非常广泛的就是宏的定义，

#define??? EnNandFlash()??? (rNFCONF |= 0x8000) //bit15=1 enable NAND flash controller

#define??? DsNandFlash()??? (rNFCONF &= ~0x8000) //bit15=1 disable NAND flash controller可以在上边看到，同样是一个操作，定义成宏之后，就可以很直观的通过宏名来识别具体要完成的操作，所以以后在写一些和硬件相关的操作与函数时，要多加使用宏定义。

通常norflash与nandflash的区别在网上是很容易查到的，这里不重复了，这里看一些nandflash 的ecc校验，nandflash存在两种导致数据出错的问题就是反转与坏块，坏块需要标记出来，以后不能在存入数据，而数据的反转是一种正常的现象，通常需要检测多次如果成功就认为是反转，不用标记为坏块了，通常情况下，在写数据之前需要进行坏块检测，首先关于ecc，ecc的实现在ARM中是通过硬件来完成，操作的时候只需要把经过ECC校验的结构重新写入到nandflash的相应区域就可以了。nandflash是串行的数据传输，而norflash是三总线结构的存储器件，所以nandflash是不能随即读写的，通常的nandflash占用的I/O口有限，数据需要通过多次发送才能完成，我们需要了解nandflash的组织模式，nandflash通过层层细化，划分为不同的小单元进行操作。在进行擦除操作时，是以block为单位进行操作的，而编程与读取操作是以page为单位进行操作的。