NandFlash系列之二:S3C2410讀寫Nand Flash分析

一、結構分析

S3C2410處理器集成了8位NandFlash控制器。目前市場上常見的8位NandFlash有三星公司的k9f1208、k9f1g08、k9f2g08等。k9f1208、k9f1g08、k9f2g08的數據頁大小分別爲512Byte、2kByte、2kByte。它們在尋址方式上有一定差異,所以程序代碼並不通用。本文以S3C2410處理器和k9f1208系統爲例,講述NandFlash的讀寫方法。

NandFlash的數據是以bit 的方式保存在memory cell裏的,一般來說,一個cell 中只能存儲一個bit,這些cell 以8 個或者16 個爲單位,連成bit line,形成所謂的byte(x8)/word(x16),這就是NAND Device 的位寬。這些Line 組成Page, page 再組織形成一個Block。k9f1208的相關數據如下:

1block=32page;1page=528byte=512byte(Main Area)+16byte(Spare Area)。

總容量爲=4096(block數量)*32(page/block)*512(byte/page)=64Mbyte

NandFlash以頁爲單位讀寫數據,而以塊爲單位擦除數據。按照k9f1208的組織方式可以分四類地址: Column Address、halfpage pointer、Page Address 、Block Address。A[0:25]表示數據在64M空間中的地址。

Column Address表示數據在半頁中的地址,大小範圍0~255,用A[0:7]表示;

halfpage pointer表示半頁在整頁中的位置,即在0~255空間還是在256~511空間,用A[8]表示;

Page Address表示頁在塊中的地址,大小範圍0~31,用A[13:9]表示;

Block Address表示塊在flash中的位置,大小範圍0~4095,A[25:14] 表示;

二、讀操作過程

K9f1208的尋址分爲4個cycle。分別是:A[0:7]、A[9:16]、A[17:24]、A[25]。

讀操作的過程爲: 1、發送讀取指令;2、發送第1個cycle地址;3、發送第2個cycle地址;4、發送第3個cycle地址;5、發送第4個cycle地址;6、讀取數據至頁末。

K9f1208提供了兩個讀指令,‘0x00’、‘0x01’。這兩個指令區別在於‘0x00’可以將A[8]置爲0,選中上半頁;而‘0x01’可以將A[8]置爲1,選中下半頁。 
雖然讀寫過程可以不從頁邊界開始,但在正式場合下還是建議從頁邊界開始讀寫至頁結束。下面通過分析讀取頁的代碼,闡述讀過程。
static void ReadPage(U32 addr, U8 *buf) //addr表示flash中的第幾頁,即‘flash地址>>9’
{
U16 i;
NFChipEn(); //使能NandFlash
WrNFCmd(READCMD0); //發送讀指令‘0x00’,由於是整頁讀取,所以選用指令‘0x00’
WrNFAddr(0); //寫地址的第1個cycle,即Column Address,由於是整頁讀取所以取0
WrNFAddr(addr); //寫地址的第2個cycle,即A[9:16]
WrNFAddr(addr>>8); //寫地址的第3個cycle,即A[17:24]
WrNFAddr(addr>>16); //寫地址的第4個cycle,即A[25]。
WaitNFBusy(); //等待系統不忙
for(i=0; i<512; i++)
buf[i] = RdNFDat(); //循環讀出1頁數據
NFChipDs(); //釋放NandFlash
}

三、寫操作過程

寫操作的過程爲: 1、發送寫開始指令;2、發送第1個cycle地址;3、發送第2個cycle地址;4、發送第3個cycle地址;5、發送第4個cycle地址;6、寫入數據至頁末;7、發送寫結束指令

下面通過分析寫入頁的代碼,闡述讀寫過程。 
static void WritePage(U32 addr, U8 *buf) //addr表示flash中的第幾頁,即‘flash地址>>9’
{
U32 i;
NFChipEn(); //使能NandFlash
WrNFCmd(PROGCMD0); //發送寫開始指令’0x80’
WrNFAddr(0); //寫地址的第1個cycle 
WrNFAddr(addr); //寫地址的第2個cycle
WrNFAddr(addr>>8); //寫地址的第3個cycle
WrNFAddr(addr>>16); 寫地址的第4個cycle
WaitNFBusy(); //等待系統不忙
for(i=0; i<512; i++) 
WrNFDat(buf[i]); //循環寫入1頁數據
WrNFCmd(PROGCMD1); //發送寫結束指令’0x10’
NFChipDs(); //釋放NandFlash
}

四、總結

本文以S3C2410處理器和k9f1208系統爲例講述了nand flash的讀寫過程。在讀寫過程中沒有考慮到壞塊問題,有關ecc及壞塊處理問題將在下個專題中講述。 

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