SAM4E單片機(jī)之旅——16、NAND Flash讀寫

這次大概介紹了一下NAND Flash，以及在ASF中使用它的方法。

一、 接線

這個(gè)開發(fā)板搭載了一個(gè)256 MB，8位的NAND Flash（MT29F2G08ABAEA）。引腳接線如下：

偷個(gè)懶，直接上引腳復(fù)用的圖。其中PC14表明該NAND FLASH需要作為SMC的外設(shè)0使用。通過使用NANDOE和NANDWE引腳說明需要使用芯片的NAND Flash控制邏輯。另外，PC18復(fù)用為輸入引腳，用以查詢芯片的狀態(tài)。

二、 NAND Flash

組織結(jié)構(gòu)與尋址

NAND Flash的容量較大。整片F(xiàn)lash分為若干個(gè)塊（Block），每個(gè)Block分為若干個(gè)頁(yè)（Page）。在每個(gè)頁(yè)中，除了數(shù)據(jù)區(qū)域，也包含若干“多余”的區(qū)域，用來(lái)進(jìn)行ECC等操作。在進(jìn)行擦除操作是，基本單位是“塊”；而編程的基本單位是“頁(yè)”。

另外，NAND Flash的物理特性決定了其在編程時(shí)，每個(gè)bit只能從1變成0。所以在寫入前，必須先對(duì)該塊進(jìn)行擦除（擦除時(shí)把所有位置為1）。

該Flash的結(jié)構(gòu)如下（忽略plane）：

在尋址時(shí)，是通過行地址和列地址指定儲(chǔ)存單元的。其中行地址表示頁(yè)的編號(hào)，列地址表示指定在目標(biāo)地址在該頁(yè)的位置。

讀寫時(shí)序

因?yàn)闆]有地址線，所以讀寫較為復(fù)雜。讀寫時(shí)，需要先發(fā)送相應(yīng)操作命令，然后發(fā)送地址，才能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。一個(gè)簡(jiǎn)單的“頁(yè)讀取”操作時(shí)序圖如下：

該命令首先拷貝整個(gè)頁(yè)到NAND Flash的cache寄存器中，然后在需要輸出的時(shí)候，再?gòu)闹付ǖ牧械刂烽_始輸出。

PS，該NAND Flash支持在上電的時(shí)候自動(dòng)送出第一頁(yè)的數(shù)據(jù)，所以經(jīng)過適當(dāng)?shù)呐渲?，也是可以通過它進(jìn)行Boot的。

CE# Don’t Care

在給NAND Flash發(fā)送完命令后，F(xiàn)lash需要一個(gè)準(zhǔn)備的過程。在這個(gè)過程中，需要保持片選信號(hào)的有效。（據(jù)說否則Flash就會(huì)進(jìn)入低功耗狀態(tài)）

一個(gè)簡(jiǎn)單的方法是使用GPIO直接控制這個(gè)引腳。在ASF中使用的即是這個(gè)方法。

另外的方法即是使用Flash的“CE# Don’t Care”功能。開啟這個(gè)功能后，即使片選無(wú)效，F(xiàn)lash也會(huì)進(jìn)行工作。這樣做的好處是不用再手動(dòng)控制片選信號(hào)線外；同時(shí)可以在Flash進(jìn)行內(nèi)部操作時(shí)，可以進(jìn)行其他的片選。比如在一塊Flash忙時(shí)，可以給另外一塊Flash發(fā)送命令。但是，開啟這個(gè)功能可能會(huì)增加Flash的功耗。

三、 ASF中NAND Flash使用

準(zhǔn)備

在ASF Wizard中添加“NAND Flash on EBI”模塊。

在conf_board.h中進(jìn)行如下聲明，記得調(diào)用board_init()：

1#define CONF_BOARD_NAND

Flash 初始化

在board_init()之后，調(diào)用nand_flash_raw_initialize()即可完成NAND Flash的初始化工作。

12345678structnand_flash_raw nf_raw;memset((void*)&nf_raw, 0, sizeof(nf_raw));// Init NAND Flash, and get informations into nf_rawif(nand_flash_raw_initialize(&nf_raw, 0,BOARD_NF_COMMAND_ADDR, BOARD_NF_ADDRESS_ADDR, BOARD_NF_DATA_ADDR)) {MainExit();}

該函數(shù)中，會(huì)對(duì)SMC和若干引腳進(jìn)行配置；同時(shí)對(duì)Bus matrix進(jìn)行設(shè)置，以使用芯片提供的NAND Flash邏輯功能。

然后會(huì)對(duì)NAND Flash進(jìn)行重置。接著就會(huì)讀取該Flash的ID，并根據(jù)該ID檢測(cè)Flash的參數(shù)，如page大小，block數(shù)目等。

基本操作

在nand_flash_raw.h中還提供了一些比較基礎(chǔ)的操作。

以下代碼對(duì)所有的塊進(jìn)行擦除，若在擦除中碰到錯(cuò)誤，則打印出來(lái)（這里printf會(huì)通過UART0口打印，以后有機(jī)會(huì)會(huì)說怎么實(shí)現(xiàn)）:

12345678910111213// Get NAND's information from nf_rawconststructnand_flash_model* nf_mod = &(nf_raw.model);intnum_block = nand_flash_model_get_device_size_in_blocks(nf_mod);// Erase all blockprintf("Erasing NAND Flash...nr");interror;for(inti = 0; i < num_block; i++) {error = nand_flash_raw_erase_block(&nf_raw, i);if(error == NAND_COMMON_ERROR_BADBLOCK) {printf("-E- Block %u is BAD block. nr", i);}}

還有page的寫入、讀取和拷貝等操作就不一一列舉了……