linux下nandflash的驱动分析

第七部分 Nand flash 驱动的编写与移植

1 Nand flash

工作原理

S3C2410 板的 Nand Flash 支持由两部分组成：Nand Flash 控制器(集成在 S3C2410 CPU)和 Nand Flash 存储

芯片(K9F1208U0B)两大部分组成。当要访问 Nand Flash 中的数据时,必须通过 Nand Flash 控制器发送命

令才能完成。所以, Nand Flash 相当于 S3C2410 的一个外设,而不位于它的内存地址区.

1.1 Nand flash 芯片工作原理

Nand flash 芯片型号为 Samsung K9F1208U0B，数据存储容量为 64MB，采用块页式存储管理。8 个 I/O

引脚充当数据、地址、命令的复用端口。

1.1.1

芯片内部存储布局及存储操作特点

Nand Flash 内置的指针指向各自的首地址。

存储操作特点：

1. 擦除操作的最小单位是块。

2. Nand Flash 芯片每一位(bit)只能从 1 变为 0，而不能从 0 变为 1，所以在对其进行写入操作之前要一定将相应

块擦除(擦除即是将相应块得位全部变为 1).

3. OOB 部分的第六字节(即 517 字节)标志是否是坏块，如果不是坏块该值为 FF，否则为坏块。

4. 除 OOB 第六字节外，通常至少把 OOB 的前 3 个字节存放 Nand Flash 硬件 ECC 码(关于硬件 ECC 码请参看

Nandflash 控制器一节).

1.1.2

重要芯片引脚功能

I/O0-I/O7：复用引脚。可以通过它向 nand flash 芯片输入数据、地址、nand flash 命令以及输出数据和操作

-WP: 在写或擦除期间，提供写保护

R/-B: 读/忙输出

1.1.3

寻址方式

Samsung K9F1208U0B Nand Flash 片内寻址采用 26 位地址形式。从第 0 位开始分四次通过 I/O0－I/O7 进行

传送，并进行片内寻址。具体含义如下：

0－7 位：字节在上半部、下半部及 OOB 内的偏移地址

8 位：值为 0 代表对一页内前 256 个字节进行寻址

值为 1 代表对一页内后 256 个字节进行寻址

9－13 位：对页进行寻址

14－25 位：对块进行寻址

当传送地址时,从位 0 开始

1.1.4 Nand flash

主要内设命令详细介绍

Nand Flash 命令执行是通过将命令字送到 Nand Flash 控制器的命令寄存器来执行。

Nand Flash 的命令是分周期执行的，每条命令都有一个或多个执行周期，每个执行周期都有相映代码表示该周

期将要执行的动作。

主要命令有：Read 1、Read 2、Read ID、Reset、Page Program、Block Erase、Read Status。

详细介绍如下：

1. Read 1：

功能：读取 Nand flash 芯片的 ID 号

命令代码：90h

4. Reset：

功能：重启芯片。

命令代码：FFh

5. Page Program：

功能：对页进行编程命令, 用于写操作。

命令代码：首先写入 00h(A 区)/01h(B 区)/05h(C 区), 表示写入那个区; 再写入 80h 开始编程模式(写入模式)，接

下来写入地址和数据; 最后写入 10h 表示编程结束.

6. Block Erase

对 Nand Flash 存储芯片进行操作, 必须通过 Nand Flash 控制器的专用寄存器才能完成。所以，不能对 Nand

Flash 进行总线操作。而 Nand Flash 的写操作也必须块方式进行。对 Nand Flash 的读操作可以按字节读取。

1.2.1 Nand Flash

控制器特性

1. 支持对 Nand Flash 芯片的读、检验、编程控制

2. 如果支持从 Nand Flash 启动, 在每次重启后自动将前 Nand Flash 的前 4KB 数据搬运到 ARM 的内部 RAM 中

3. 支持 ECC 校验

1.2.2 Nand Flash

控制器工作原理

Nand Flash 控制器在其专用寄存器区(SFR)地址空间中映射有属于自己的特殊功能寄存器，就是通过将 Nand

Flash 芯片的内设命令写到其特殊功能寄存器中，从而实现对 Nand flash 芯片读、检验和编程控制的。特殊功能

寄存器有：NFCONF、NFCMD、NFADDR、NFDATA、NFSTAT、NFECC。寄存详细说明见下一节。

功能：用于对 Nand Flash 控制器的配置状态进行控制。

在地址空间中地址:0x4E000000,其中：

必须将该位置为 1。

Bit12：初始化 ECC 位，置 1 为初始化 ECC；置 0 为不初始化 ECC。

Bit11：Nand Flash 芯片存储空间使能位，置 0 代表可以对存储空间进行操作；置 1 代表禁止对存储空

间进行操作。在复位后，该位自动为 1。

Bit10－8：TACLS 位。根据此设定 CLE&ALE 的周期。TACLS 的值范围在 0－7 之间。

Bit6－4、2－0 分别为：TWRPH0、TWRPH1 位。设定写操作的访问周期。其值在 0－7 之间。

2. 命令寄存器(NFCMD)

功能：用于存放 Nand flash 芯片内设的操作命令。

在地址空间中地址：0x4E000004，其中：

Bit0－7：存放具体 Nand flash 芯片内设的命令值。其余位保留以后用。

功能：Nand flash 芯片所有内设命令执行后都会将其值放到该寄存器中。同时，读出、写入 Nand flash

存储空间的值也是放到该寄存器。

在地址空间中地址：0x4E00000C，其中：

Bit0－7：用于存放需要读出和写入的数据。其余位保留代用。

5. 状态寄存器(NFSTAT)

功能：用于检测 Nand flash 芯片上次对其存储空间的操作是否完成。

在地址空间中地址：0x4E000010，其中：

Bit0：置 0 表示 Nand flash 芯片正忙于上次对存储空间的操作；置 1 表示 Nand flash 芯片准备好接收新

的对存储空间操作的请求。

6. ECC 校验寄存器(NFECC)

1.4.1 ECC

ECC 是用于对存储器之间传送数据正确进行校验的一种算法，分硬件 ECC 和软件 ECC 算法两种，在

S3C2410 的 Nand Flash 控制器中实现了由硬件电路（ECC 生成器）实现的硬件 ECC。

1.4.2 ECC

当写入数据到 Nand flash 存储空间时， ECC 生成器会在写入数据完毕后自动生成 ECC 码，将其放入到

ECC0－ECC2。当读出数据时 Nand Flash 同样会在读数据完毕后，自动生成 ECC 码将其放到 ECC0－ECC2 当

中。

1.4.3 ECC

当写入数据时，可以在每页写完数据后将产生的 ECC 码放入到 OOB 指定的位置(Byte 6)去，这样就完成了

ECC 码的存储。这样当读出该页数据时，将所需数据以及整个 OOB 读出，然后将指定位置的 ECC 码与读出数

第一层: 主烧写函数（完成将在 SDRAM 中的一段存储区域中的数据写到 Nand flash 存储空间中）；

第二层: 为第一层主烧写函数提供支持的对 Nand flash 进行操作的页读、写，块擦除等函数；

第三层：为第二层提供具体 Nand flash 控制器中对特殊功能寄存器进行操作的核心函数，该层也是真正的

将数据能够在 SDRAM 和 Nand flash 之间实现传送的函数。

下面对其三层进行分述:

2.2 第三层实现说明

2.1.1

#define rNFCONF (*(volatile unsigned int *)0x4e000000)

#define rNFCMD (*(volatile unsigned char *)0x4e000004)

#define rNFADDR (*(volatile unsigned char *)0x4e000008)

#define NF_CMD(cmd) {rNFCMD=cmd;}