STM32使用FSMC控制NAND flash 例程

发布时间：2020-12-15 18:38:09 所属栏目：百科来源：网络整理

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近几天开发项目需要用到STM32驱动NAND FLASH，但由于开发板例程以及固件库是用于小页（512B），我要用到的FLASH为1G bit的大页（2K），多走了两天弯路。以下笔记将说明如何将默认固件库修改为大页模式以驱动大容量NAND，并作驱动。

本文硬件：控制器：STM32F103ZET6，存储器：HY27UF081G2A

首先说一下NOR与NAND存储器的区别，此类区别网上有很多，在此仅大致说明：

1、Nor读取速度比NAND稍快
2、Nand写入速度比Nor快很多
3、NAND擦除速度（4ms）远快于Nor（5s）
4、Nor 带有SRAM接口，有足够的地址引脚来寻址，可以很轻松的挂接到CPU地址和数据总线上，对CPU要求低
5、NAND用八个（或十六个）引脚串行读取数据，数据总线地址总线复用，通常需要CPU支持驱动，且较为复杂
6、Nor主要占据1-16M容量市场，并且可以片内执行，适合代码存储
7、NAND占据8-128M及以上市场，通常用来作数据存储
8、NAND便宜一些
9、NAND寿命比Nor长
10、NAND会产生坏块，需要做坏块处理和ECC
更详细区别请继续百度，以上内容部分摘自神舟三号开发板手册

下面是NAND的存储结构：

由此图可看出NAND存储结构为立体式
正如硬盘的盘片被分为磁道，每个磁道又分为若干扇区，一块nand flash也分为若干block，每个block分为如干page。一般而言，block、page之间的关系随着芯片的不同而不同。
需要注意的是，对于flash的读写都是以一个page开始的，但是在读写之前必须进行flash的擦写，而擦写则是以一个block为单位的。
我们这次使用的HY27UF081G2A其PDF介绍：
Memory Cell Array
= (2K+64) Bytes x 64 Pages x 1,024 Blocks
由此可见，该NAND每页2K，共64页，1024块。其中：每页中的2K为主容量Data Field，64bit为额外容量Spare Field。Spare Field用于存贮检验码和其他信息用的，并不能存放实际的数据。由此可算出系统总容量为2K*64*1024=134217728个byte，即1Gbit。
NAND闪存颗粒硬件接口：

由此图可见，此颗粒为八位总线，地址数据复用，芯片为SOP48封装。

软件驱动：（此部分写的是伪码，仅用于解释含义，可用代码参见附件）
主程序：

#define BUFFER_SIZE? ?? ?? ?0x2000 //此部分定义缓冲区大小，即一次写入的数据
#define NAND_HY_MakerID? ???0xAD? ?//NAND厂商号
#define NAND_HY_DeviceID? ? 0xF1? ?//NAND器件号
??/*配置与SRAM连接的FSMC BANK2 NAND*/
??NAND_Init();
??/*读取Nand Flash ID并打印*/
??NAND_ReadID(&NAND_ID);

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Tips:NAND器件的ID包含四部分：
1st Manufacturer Code
2nd Device Identifier
3rd Internal chip number,cell Type,Number of Simultaneously Programmed
pages.
4th Page size,spare size,Block size,Organization

if((NAND_ID.Maker_ID == NAND_HY_MakerID) && (NAND_ID.Device_ID == NAND_HY_DeviceID)) //判断器件符合??
??{
/*设置NAND FLASH的写地址*/
? ? WriteReadAddr.Zone = 0x00;
? ? WriteReadAddr.Block = 0x00;
? ? WriteReadAddr.Page = 0x05;
/*擦除待写入数据的块*/
? ? status = NAND_EraseBlock(WriteReadAddr);??//写入前必须擦出
? ? /*将写Nand Flash的数据BUFFER填充为从0x25开始的连续递增的一串数据 */
? ? Fill_Buffer(TxBuffer,BUFFER_SIZE,0x25);??//填充数据以测试
? ? /*将数据写入到Nand Flash中。WriteReadAddr:读写的起始地址*/
? ? status = NAND_WriteSmallPage(TxBuffer,WriteReadAddr,PageNumber); //主要写入函数，此部分默认为小页需要修改
? ? /*从Nand Flash中读回刚写入的数据。?riteReadAddr:读写的起始地址*/
? ? status = NAND_ReadSmallPage (RxBuffer,PageNumber); //读取主要函数，也需要修改
??
? ? /*判断读回的数据与写入的数据是否一致*/??
? ? for(j = 0; j < BUFFER_SIZE; j++)
? ? {
? ?? ?if(TxBuffer[j] != RxBuffer[j])
? ?? ?{
? ?? ???WriteReadStatus++;
? ?? ?}
? ? }
? ? if (WriteReadStatus == 0)
? ? {
? ?? ?printf("nr Nand Flash读写访问成功");
? ?? ?GPIO_ResetBits(GPIO_LED,DS2_PIN);? ?
? ? }
? ? else
? ? {
? ?? ?printf("nr Nand Flash读写访问失败");? ?
? ?printf("0x%x",WriteReadStatus);
? ?
? ?? ?GPIO_ResetBits(GPIO_LED,DS3_PIN);? ?
? ?
? ? }
??}
??else
??{
? ?? ?printf("nr 没有检测到Nand Flash的ID");? ?
? ?? ?GPIO_ResetBits(GPIO_LED,DS4_PIN);
??}

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fsmc_nand.c文件：

void NAND_Init(void)
{
??GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
??FSMC_NAND_PCCARDTimingInitTypeDef??p;
??FSMC_NANDInitTypeDef FSMC_NANDInitStructure;
??
??/*FSMC总线使用的GPIO组时钟使能*/
??RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD | RCC_APB2Periph_GPIOE |
? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ? RCC_APB2Periph_GPIOF | RCC_APB2Periph_GPIOG,ENABLE);
??
/*FSMC CLE,ALE,D0->D3,NOE,NWE and NCE2初始化，推挽复用输出*/
??GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =??GPIO_Pin_11 | GPIO_Pin_12 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15 |??
? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 |
? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?GPIO_Pin_7;
??GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
??GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
??GPIO_Init(GPIOD,&GPIO_InitStructure);
??/*FSMC数据线FSMC_D[4:7]初始化，推挽复用输出*/
??GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7 | GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10;
??GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStructure);
??/*FSMC NWAIT初始化，输入上拉*/
??GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
??GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
??GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
??GPIO_Init(GPIOD,&GPIO_InitStructure);
??/*FSMC INT2初始化，输入上拉*/
??GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
??GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);
??/*--------------FSMC 总线存储器参数配置------------------------------*/
??p.FSMC_SetupTime = 0x1;? ?? ?? ?//建立时间
??p.FSMC_WaitSetupTime = 0x3;? ???//等待时间
??p.FSMC_HoldSetupTime = 0x2;? ???//保持时间
??p.FSMC_HiZSetupTime = 0x1;? ?? ?//高阻建立时间
??FSMC_NANDInitStructure.FSMC_Bank = FSMC_Bank2_NAND; //使用FSMC BANK2
??FSMC_NANDInitStructure.FSMC_Waitfeature = FSMC_Waitfeature_Enable; //使能FSMC的等待功能
??FSMC_NANDInitStructure.FSMC_MemoryDataWidth = FSMC_MemoryDataWidth_8b; //NAND Flash的数据宽度为8位
??FSMC_NANDInitStructure.FSMC_ECC = FSMC_ECC_Enable;? ?? ?? ?? ?? ?? ?//使能ECC特性
??FSMC_NANDInitStructure.FSMC_ECCPageSize = FSMC_ECCPageSize_2048Bytes; //ECC页大小2048
??FSMC_NANDInitStructure.FSMC_TCLRSetupTime = 0x00;? ?? ?? ?? ?
??FSMC_NANDInitStructure.FSMC_TARSetupTime = 0x00;
??FSMC_NANDInitStructure.FSMC_CommonSpaceTimingStruct = &p;
??FSMC_NANDInitStructure.FSMC_AttributeSpaceTimingStruct = &p;
??FSMC_NANDInit(&FSMC_NANDInitStructure);
??/*!使能FSMC BANK2 */
??FSMC_NANDCmd(FSMC_Bank2_NAND,ENABLE);
}

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void NAND_ReadID(NAND_IDTypeDef* NAND_ID)
{
??uint32_t data = 0;
??/*!< Send Command to the command area */
??*(__IO uint8_t *)(Bank_NAND_ADDR | CMD_AREA) = 0x90;
??*(__IO uint8_t *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = 0x00;
? ?/*!< Sequence to read ID from NAND flash */
? ?data = *(__IO uint32_t *)(Bank_NAND_ADDR | DATA_AREA);
? ?NAND_ID->Maker_ID? ?= ADDR_1st_CYCLE (data);//四个周期读取四个ID
? ?NAND_ID->Device_ID??= ADDR_2nd_CYCLE (data);
? ?NAND_ID->Third_ID? ?= ADDR_3rd_CYCLE (data);
? ?NAND_ID->Fourth_ID??= ADDR_4th_CYCLE (data);
}

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uint32_t NAND_WriteSmallPage(uint8_t *pBuffer,NAND_ADDRESS Address,uint32_t NumPageToWrite)
{//传入参数：写入数据，写入初始地址，要写几页
??uint32_t index = 0x00,numpagewritten = 0x00,addressstatus = NAND_VALID_ADDRESS;
??uint32_t status = NAND_READY,size = 0x00;
??while((NumPageToWrite != 0x00) && (addressstatus == NAND_VALID_ADDRESS) && (status == NAND_READY))
??{
? ? /*!< Page write command and address */
? ? *(__IO uint8_t *)(Bank_NAND_ADDR | CMD_AREA) = NAND_CMD_AREA_A;
? ? *(__IO uint8_t *)(Bank_NAND_ADDR | CMD_AREA) = NAND_CMD_WRITE0;
? ? *(__IO uint8_t *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = 0x00;
? ? *(__IO uint8_t *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = 0x00;//添加此句
? ? *(__IO uint8_t *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = ADDR_1st_CYCLE(ROW_ADDRESS);
? ? *(__IO uint8_t *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = ADDR_2nd_CYCLE(ROW_ADDRESS);
//? ? *(__IO uint8_t *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = ADDR_3rd_CYCLE(ROW_ADDRESS);//原版有此句
? ? /*!< Calculate the size */
? ? size = NAND_PAGE_SIZE + (NAND_PAGE_SIZE * numpagewritten);//统计写入数目
? ? /*!< Write data */
? ? for(; index < size; index++)
? ? {
? ?? ?*(__IO uint8_t *)(Bank_NAND_ADDR | DATA_AREA) = pBuffer[index];
? ? }
? ?
? ? *(__IO uint8_t *)(Bank_NAND_ADDR | CMD_AREA) = NAND_CMD_WRITE_TRUE1;
? ? /*!< Check status for successful operation */
? ? status = NAND_GetStatus();
? ?
? ? if(status == NAND_READY)
? ? {
? ?? ?numpagewritten++;
? ?? ?NumPageToWrite--;
? ?? ?/*!< Calculate Next small page Address */
? ?? ?addressstatus = NAND_AddressIncrement(&Address);
? ? }
??}
??
??return (status | addressstatus);
}

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读取函数同理修改

uint32_t NAND_EraseBlock(NAND_ADDRESS Address)
{
??*(__IO uint8_t *)(Bank_NAND_ADDR | CMD_AREA) = NAND_CMD_ERASE0;
??*(__IO uint8_t *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = ADDR_1st_CYCLE(ROW_ADDRESS);
??*(__IO uint8_t *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = ADDR_2nd_CYCLE(ROW_ADDRESS);
//??*(__IO uint8_t *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = ADDR_3rd_CYCLE(ROW_ADDRESS);//两次即可
??*(__IO uint8_t *)(Bank_NAND_ADDR | CMD_AREA) = NAND_CMD_ERASE1;
??return (NAND_GetStatus());
}

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fsmc_nand.h文件：

#define NAND_PAGE_SIZE? ?? ?? ?? ? ((uint16_t)0x0800) /* 512 bytes per page w/o Spare Area *///每页2K
#define NAND_BLOCK_SIZE? ?? ?? ?? ?((uint16_t)0x0040) /* 32x512 bytes pages per block *///64个页
#define NAND_ZONE_SIZE? ?? ?? ?? ? ((uint16_t)0x0400) /* 1024 Block per zone *///1024个快
#define NAND_SPARE_AREA_SIZE? ?? ? ((uint16_t)0x0040) /* last 16 bytes as spare area */
#define NAND_MAX_ZONE? ?? ?? ?? ???((uint16_t)0x0001) /* 4 zones of 1024 block */

复制代码

修改完即可实现512B至2K每页的变更

（编辑：李大同）

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