Nand Flash操作原理
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*硬件平台：韦东山嵌入式Linxu开发板（S3C2440.v3）
*软件平台：运行于VMware Workstation 12 Player下UbuntuLTS16.04_x64 系统
*参考资料：开发版原理图，S3C2440A datasheet，K9F2G08U0C datasheet
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目录
一、什么是Nand Flash
1、简介
Nand-flash存储器是flash存储器的一种，其内部采用非线性宏单元模式，为固态大容量内存的实现提供了廉价有效的解决方案。Nand-flash存储器具有容量较大，改写速度快等优点，适用于大量数据的存储，因而在业界得到了越来越广泛的应用，如嵌入式产品中包括数码相机、MP3随身听记忆卡、体积小巧的U盘等。
2、特点
将通过与Nand Flash对比介绍
| 指标 | NAND Flash | NAND Flash |
|---|---|---|
| 容量 | 1MB~32MB | 16MB~512MB |
| 读 | 快 | 快 |
| 写 | 慢 | 快 |
| XIP | Yes | No |
| 易用性 | 容易 | 复杂 |
| 主要用途 | 用于保存代码和关键数据 | 用于保存数据 |
二、芯片分析
1、原理图分析
分析：
①、Nand Flash芯片型号为K9F2G08U0。
②、Nand Flash与S3c2440之间没有地址线相连，有8条数据线。
③、可以注意到除了常用的I/O引脚、VSS、VCC、GND之外还有几个特别的引脚，下面将介绍这些引脚的功能。
提问：如果没有地址线，在操作Nand Flash时怎么传递地址和命令？
回答：通过I/O口复用功能，即I/O0~7既用于传递数据，也用于传递地址和命令。同时通过几个特殊的引脚的高低电平判断传递的是三者中的哪个。
2、Nand Flash芯片引脚介绍
三、怎么操作Nand Flash
1、回顾操作Nor Flash
对于Nor Flash，我们是通过对应的Nor Flash手册里面找到命令表，通过U-boot往对应的地址输入命令执行对应的操作。
疑问：那么操作Nand Flash也是这样吗？
经过查阅资料：Nand Flash是构成固态存储的基本存储单元其采用IO的接口方式与控制器相连。控制器对NAND Flash进行操作时需要通过命令交互的方式对NAND Flash进行操作。（具体解释可点击这里查看）
回答: 1、S3C2440中有一个Nand Flash控制器，通过改变Nand Flash控制器中寄存器的值，可以实现操作Nand Flash。
2、结合Nand Flash手册中的命令字时序图，先传输命令、然后传送地址，最后读/写数据，期间需要检查Flash状态。
2、Nand Flash控制器
在S3C2440A datasheet第215页中：
分析：
①、Nand Flash控制器内部框图中，有一个Nand Flash Interface(接口)，通过这个与Nand Flash的IO口相连，操作控制器中的相关寄存器来完成数据读写/擦除操作。
3、具体操作步骤
在S3C2440A datasheet第218页中可以知道。
3.1 发出命令——写命令寄存器
结合Nand Flash命令字，往寄存器里写对应模式的命令字，使得Nand Flash可以执行对应的命令
| 从Nand Flash（硬件）来看 | 到S3C2440（软件）中具体操作 | U-boot | |
| 步骤 | 1、选中芯片 | NFCMMD=命令值 | mw.b 0x4E000008 0xxx |
| 2、CLE设为高电平 | |||
| 3、在DATA0~DATA7上输出命令值 | |||
| 4、发出一个写脉冲 |
3.2 发出地址——写地址寄存器
使得可以进入到Nand Flash对应地址的内存块
| 从Nand Flash（硬件）来看 | 到S3C2440（软件）中具体操作 | U-boot | |
| 步骤 | 1、选中芯片 | NFADDR=地址值 | mw.b 0x4E00000C 0xxx |
| 2、ALE设为高电平 | |||
| 3、在DATA0~DATA7上输出地址值 | |||
| 4、发出一个写脉冲 |
3.3 发送数据——写数据寄存器
| 从Nand Flash（硬件）来看 | 到S3C2440（软件）中具体操作 | U-boot | |
| 步骤 | 1、选中芯片 | NFDATA=数据值 | mw.b 0x4E000010 0xxx |
| 2、ALE,CLE设为低电平 | |||
| 3、在DATA0~DATA7上输出数据值 | |||
| 4、发出一个写脉冲 |
3.4 读出数据——读数据寄存器
| 从Nand Flash（硬件）来看 | 到S3C2440（软件）中具体操作 | U-boot | |
| 步骤 | 1、发出读脉冲 | val=NFDATA | md.b 0x4E000010 0xxx |
| 2、读DATA0~DATA7的数据 |
4、Nand Flash命令字
四、实例操作
方法：使用U-boot体验操作Nand Flash
1、读ID
1.1 查Nand Flash手册第28页
1.2 具体代码如下：
| 从Nand Flash（硬件）来看 | 到S3C2440（软件）中具体操作 | u-boot | |
| 步骤 | 选中 | NFCONT的bit1设为0 | md.l 0x4E000004 1 mw.l 0x4E000004 1 |
| 发出命令0x90 | NFCMMD=0x90 | mw.b 0x4E000008 0x90 | |
| 发出地址0x00 | NFADDR=0x00 | mw.b 0x4E00000C 0x00 | |
| 读数据得到0xEC | val=NFDATA | mw.b 0x4E00000C 0x00 | |
| 读数据得到device code | val=NFDATA | md.b 0x4E000010 1 | |
| 退出读ID的状态 | NFCMMD=0xff | md.b 0x4E000010 1 |
1.3 运行结果
两次读出的数据与芯片手册上的相同，运行结果正确。
2、读0地址的内容
2.1查Nand Flash手册第21页
2.2 具体代码
| 从Nand Flash（硬件）来看 | 到S3C2440（软件）中具体操作 | u-boot | |
| 步骤 | 选中 | NFCONT的bit1设为0 | md.l 0x4E000004 1; mw.l 0x4E000004 1 |
| 发出命令0x00 | NFCMMD=0x00 | mw.b 0x4E000008 0x00 | |
| 发出地址0x00 | NFADDR=0x00 | mw.b 0x4E00000C 0x00 | |
| 发出地址0x00 | NFADDR=0x00 | mw.b 0x4E00000C 0x00 | |
| 发出地址0x00 | NFADDR=0x00 | mw.b 0x4E00000C 0x00 | |
| 发出地址0x00 | NFADDR=0x00 | mw.b 0x4E00000C 0x00 | |
| 发出地址0x00 | NFADDR=0x00 | mw.b 0x4E00000C 0x00 | |
| 发出命令0x30 | NFCMMD=0x30 | mw.b 0x4E000008 0x30 | |
| 读数据得到0x17 | val=NFDATA | md.b 0x4E000010 1 | |
| 读数据得到0x00 | val=NFDATA | md.b 0x4E000010 1 | |
| 读数据得到0x00 | val=NFDATA | md.b 0x4E000010 1 | |
| 读数据得到0xea | val=NFDATA | md.b 0x4E000010 1 | |
| 退出读状态 | NFCMMD=0xff | mw.b 0x4E000008 0xff |
2.3 运行结果
上面是运用两种方法所读取到的数据，二者得到的数据相同，运行结果正确。
