Nand flash裸机驱动程序的设计

每种类型的存储设备都有其缺点，NAND FLASH其缺点为坏块较多，并且难以修复，由于数据，命令，地址，数据都用同一批I/O口传输，以致驱动程序较为复杂。本文根据NAND FLASH的原理来介绍NAND FLASH 裸机驱动程序的设计。　　1.硬件特性：　　Flash全名叫做flash memory，属于非易失性存储设备，与此相对应的是易失型设备（就是平常我们电脑用的内存SDRAM，断电后数据就没有了）。　　数据在FLASH内存单元当中是以电荷形式存储的。存储电荷的多少，取决于图中外部门（extern gate）所施加的电压，其控制了是向存储单元中冲入电荷还是使其释放电荷。　　2.NAND FLASH的寻址方式　　区别于SDRAM与NOR FLASH等存储设备，SDRAM与NOR FLASH可以直接通过CPU地址引脚直接访问对应的数据，而NAND FLASH通过IO口经过复杂的编程来实现寻址。　　3.编程相关　　1）从DATASHEET里面，看出，配置NFCONF时需要设置一个叫做MLCFLASH的参数，这个参数的作用是选择闪存类型的。　　（1）SLC：单个存储单元，只存储一个数据。　　（2）MLC：单个存储单元可以存储多个位。　　如何识别SLC还是MLC：NAND FLASH设计中，有个命令叫做ReadID，读取ID，意思是读取芯片ID，还有比如NAND FLASH内部是多少个片（chip）组成的，每个chip包含了几个片（plane），每一片中的页大小，块大小，等等。　　2）比如我我们要访问其中的第7000个块中的第25页中的1208字节处的地址，计算出具体地址为：　　物理地址=块大小*块号+页大小*页号+页内地址=7000*128k+64*2k+1208=0x36B204b8，再看看具体传递地址的流程。　　可以算出：　　1st周期，A7～A0 ：1011 1000=0x B8　　2nd周期，A11～A8 ：0000 0100 = 0x04(这里的高四位的0不是原数据中的，而是硬件要求的)　　3rd周期，A19～A12 ：0010 0000 = 0x20　　4th周期，A27～A20 ：0110 1011 = 0x6B　　5th周期，A30～A28 ：0000 0011 = 0x03　　算出地址以后，接下来就针对读操作进行细说：　　（1） 操作准备阶段：此处是读（Read）操作，所以，先发一个图5中读命令的第一个阶段的0x00,表示，让硬件先准备一下，接下来的操作是读。　　（2） 发送两个周期的列地址。也就是页内地址，表示，我要从一个页的什么位置开始读取数据。　　（3） 接下来再传入三个行地址。对应的也就是页号。　　（4） 然后再发一个读操作的第二个周期的命令0x30。接下来，就是硬件内部自己的事情了。　　（5） Nand Flash内部硬件逻辑，负责去按照你的要求，根据传入的地址，找到哪个块中的哪个页，然后把整个这一页的数据，都一点点搬运到页缓存中去。而在此期间，你所能做的事，也就只需要去读取状态寄存器，看看对应的位的值，也就是R/B#那一位，是1还是0，0的话，就表示，系统是busy，仍在”忙“（着读取数据），如果是1，就说系统活干完了，忙清了，已经把整个页的数据都搬运到页缓存里去了，你可以接下来读取你要的数据了。　　对于这里。估计有人会问了，这一个页一共2048+64字节，如果我传入的页内地址，就像上面给的1208一类的值，只是想读取1028到2011这部分数据，而不是页开始的0地址整个页的数据，那么内部硬件却读取整个页的数据出来，岂不是很浪费吗？答案是，的确很浪费，效率看起来不高，但是实际就是这么做的，而且本身读取整个页的数据，相对时间并不长，而且读出来之后，内部数据指针会定位到你刚才所制定的1208的那个位置。　　（6） 接下来，就是你“窃取“系统忙了半天之后的劳动成果的时候了，呵呵。通过先去Nand Flash的控制器中的数据寄存器中写入你要读取多少个字节(byte)/字(word)，然后就可以去Nand Flash的控制器的FIFO中，一点点读取你要的数据了。　　至此，整个Nand Flash的读操作就完成了。　　对于其他例如写操作，可以参照DATA SHEET编写。