mini2440硬件篇之Nand Flash

1.硬件原理

NandFlash在对大容量的数据存储中发挥着重要的作用。相对于NorFlash，它具有一些优势，但它的一个劣势是很容易产生坏块，因此在使用NandFlash时，往往要利用校验算法发现坏块并标注出来，以便以后不再使用该坏块。NandFlash没有地址或数据总线，如果是8位NandFlash，那么它只有8个IO口，这8个IO口用于传输命令、地址和数据。NandFlash主要以page（页）为单位进行读写，以block（块）为单位进行擦除。每一页中又分为main区和spare区，main区用于正常数据的存储，spare区用于存储一些附加信息，如块好坏的标记、块的逻辑地址、页内数据的ECC校验和等。

1.1.坏块管理

由于NANDFlash的工艺不能保证NAND的MemoryArray在其生命周期中保持性能的可靠，因此，在NAND的生产中及使用过程中会产生坏块。坏块的特性是：当编程/擦除这个块时，不能将某些位拉高，这会造成PageProgram和BlockErase操作时的错误，相应地反映到StatusRegister的相应位。

（1）固有坏块，这是生产过程中产生的坏块，一般芯片原厂都会在出厂时都会将坏块第一个page的sparearea的第6个bit标记为不等于0xff的值。

（2）使用坏块，这是在NANDFlash使用过程中，如果BlockErase或者PageProgram错误，就可以简单地将这个块作为坏块来处理，这个时候需要把坏块标记起来。为了和固有坏块信息保持一致，将新发现的坏块的第一个page的sparearea的第6个Bit标记为非0xff的值。

（3）坏块管理

根据上面的这些叙述，可以了解NANDFlash出厂时在sparearea中已经反映出了坏块信息，因此，如果在擦除一个块之前，一定要先check一下sparearea的第6个bit（512）或第1个bit（2k）是否是0xff，如果是就证明这是一个好块，可以擦除；如果是非0xff，那么就不能擦除。

当然，这样处理可能会犯一个错误―――“错杀伪坏块”，因为在芯片操作过程中可能由于电压不稳定等偶然因素会造成NAND操作的错误。但是，为了数据的可靠性及软件设计的简单化，我们就要奉行“蒋委员长”的“宁可错杀一千，也决不放过一个”的宗旨。

（4）需要对前面由于PageProgram错误发现的坏块进行一下特别说明。如果在对一个块的某个page进行编程的时候发生了错误就要把这个块标记为坏块，首先就要把其他好的page里面的内容备份到另外一个空的好块里面，然后，把这个块标记为坏块。

当然，这可能会犯“错杀”之误，一个补救的办法，就是在进行完页备份之后，再将这个块擦除一遍，如果BlockErase发生错误，那就证明这个块是个真正的坏块，那就毫不犹豫地将它打个“戳”吧！

（2）可能有人会问，为什么要使用sparearea的第六个bit作为坏块标记。这是NANDFlash生产商的默认约定。

2.芯片手册

K9F2G08U0B

2.1.特性

容量256MB

一页2k+64；一块128k+4k；

2.2.引脚描述

见手册

2.3.指令集

2.4.读

2.5.编程

2.6.擦除

2.7.读ID

3.mini2440电路图

4.S3C2440寄存器

4.1.控制器特性

1、支持读/写/编程NANDFLASH内存

2、系统复位后nandflash的前4k代码自动copy到内部sram，copy完成后从sram启动，此时内部sram被映射为nGCS0。（当OM[1：0]=00时使能NANDFLASH启动模式）

3、支持硬件ECC校验

4、系统启动后内部ram可以用做其他的用途。

4.2.操作Nand方法

1、设置nandflash配置寄存器NFCONF

2、向命令寄存器NFCMD写入操作命令

3、向地址寄存器NFADDR写入地址

4、读/写数据前要读取状态寄存器NFSTAT来判断nandflash是否处于忙状态。

4.3.ECC奇偶校验

S3C2440在读/写操作时，自动生成2048字节的奇偶校验码。

NandFlash的页为2048B。在读写的时候每页会产生4个bit大小的ECC校验码。

28bitECC校验码=22bit线校验码+6bit列校验码

ECC产生模块执行以下步骤：

1：当MCU写数据到NAND时，ECC产生模块生成ECC码。

2：当MCU从NAND读数据时，ECC产生模块生成ECC码同时用户程序将它与先前写入时产生的ECC码作比较。

在自动引导模式下，不进行ECC检测。因此，NANDFLASH的前4KB应确保不能有位错误（一般NANDFLASH厂家都确保）。

nand.h

/*******************************************************************

*Copyright(C)，2011-2012，XXX.

*FileName：nand.h

*Author：HuangYinqing

*Version：1.0

*Date:：2012-04-22

*Description：nandflash驱动.

*FunctionList：

*History：

******************************************************************/

#ifndef__NAND_H__

#define__NAND_H__

/*nandflash调试等级*/

#defineDBG_NAND_LEVEL1

/*nandflash信息*/

#defineNAND_PAGE_SIZE(2*1024)//==1页2k

#defineNAND_BLOCK_SIZE(NAND_PAGE_SIZE*64)//==1块128k

#defineNAND_SIZE(256*1024*1024)//==容量256M

/*操作命令*/

#defineCMD_READ10x00//页读命令周期1

#defineCMD_READ20x30//页读命令周期2

#defineCMD_READID0x90//读ID命令

#defineCMD_WRITE10x80//页写命令周期1

#defineCMD_WRITE20x10//页写命令周期2

#defineCMD_ERASE10x60//块擦除命令周期1

#defineCMD_ERASE20xd0//块擦除命令周期2

#defineCMD_STATUS0x70//读状态命令

#defineCMD_RESET0xff//复位

#defineCMD_RANDOMREAD10x05//随意读命令周期1

#defineCMD_RANDOMREAD20xE0//随意读命令周期2

#defineCMD_RANDOMWRITE0x85//随意写命令

/*NFCONF设置时序*/

#defineTACLS1

#defineTWRPH02

#defineTWRPH10

/*NFCONT片选*/

#defineNF_nFCE_L(){rNFCONT&=~(1<<1);}//==打开片选

#defineNF_nFCE_H(){rNFCONT|=(1<<1);}//==关闭片选

/*读写数据*/

#defineNF_CMD(data){rNFCMD=(data);}//传输命令

#define NF_ADDR(addr) {rNFADDR = (addr);} //传输地址