一、NAND Flash介绍和NAND Flash控制器的使用NAND Flash在嵌入式系统中的作用,相当于PC上的硬盘常见的Flash有NOR Flash和NAND Flash,NORFlash上进行读取的效率非常高,但是擦除和写操作的效率很低,容量一般比较小;NANDFlash进行擦除和写操作的效率更高,并且容量更大。一般NOR Flash用于存储程序,NAND Flash用于存储数据。1)NAND Flash的物理结构笔者用的开发板上NAND Flash型号是K9F1G08,大小为128M,下图为它的封装和外部引脚I/O0-I/O7 数据输入/输出CLE 命令锁存使能ALE 地址锁存使能CE 芯片使能RE 读使能WE 写使能WP 写保护R/B 就绪/忙输出信号Vcc 电源Vss 地N.C 不接 K9F1G08功能结构图如下 K9F1G08内部结构有下面一些功能部件①X-Buffers Latches & Decoders:用于行地址②X-Buffers Latches & Decoders:用于列地址③Command Register:用于命令字④Control Logic & High Voltage Generator:控制逻辑及产生Flash所需高压⑤Nand Flash Array:存储部件⑥Data Register & S/A:数据寄存器,读、写页时,数据存放此寄存器⑦Y-Gating⑧I/O Buffers & Latches⑨Global Buffers⑩Output DriverNAND Flash 存储单元组织结构图如下: K9F1G08容量为1056Mbit,分为65536行(页)、2112列,每一页大小为2kb,外加64字节的额外空间,这64字节的额外空间的列地址为2048-2111命令、地址、数据都通过IO0-IO7输入/输出,写入命令、地址或数据时,需要将WE、CE信号同时拉低,数据在WE信号的上升沿被NAND FLash锁存;命令锁存信号CLE、地址锁存信号ALE用来分辨、锁存命令或地址。K9F1G08有128MB的存储空间,需要27位地址,以字节为单位访问Flash时,需要4个地址序列 2)NAND Flash访问方法NAND Flash硬件连接如下图: NANDFlash和S3C2440的连线包括,8个IO引脚,5个使能信号(nWE、ALE、CLE、nCE、nRE)、1个状态引脚(R/B)、1个写保护引脚(nWP)。地址、数据和命令都是在这些使能信号的配合下,通过8个IO引脚传输。写地址、数据、命令时,nCE、nWE信号必须为低电平,它们在nWE信号的上升沿被锁存。命令锁存使能信号CLE和地址锁存使能信号ALE用来区别IO引脚上传输的是命令还是地址。 命令字及操作方法 操作NAND Flash时,先传输命令,然后传输地址,最后读写数据,这个期间要检查Flash的状态。K9F1G08容量为128MB,需要一个27位的地址,发出命令后,后面要紧跟着4个地址序列。下图为K9F1G08的命令字下图为K9F1G08的地址序列K9F1G08有2112列,所以必须使用A0-A11共12位来寻址,有65535行,所以必须使用A12-A27共16位来寻址。 3)S3C2440 NAND Flash控制器介绍NAND Flash的读写操作次序如下:①设置NFCONF配置NAND Flash②向NFCMD寄存器写入命令③向NFADDR寄存器写入地址④读写数据:通过寄存器NFSTAT检测NAND Flash的状态,在启动某个操作后,应该检测R/nB信号以确定该操作是否完成、是否成功。 下面介绍这些寄存器:①NFCONF:配置寄存器 用来设置NAND Flash的时序参数,设置数据位宽,设置是否支持其他大小的页等。②NFCONT:控制寄存器 用来使能NAND Flash控制器、使能控制引脚信号nFCE、初始化ECC,锁定NAND Flash等功能③NFCMD:命令寄存器 用来发送Flash操作命令④NFADDR:地址寄存器 用来向Flash发送地址信号⑤NFDATA:数据寄存器 读写此寄存器启动对NAND Flash的读写数据操作⑥NFSTAT:状态寄存器 0:busy,1:ready 二、NAND Flash控制器操作实例:读Flash1)读NAND Flash的步骤①设置NFCONF 在HCLK=100Mhz的情况下,TACLS=0,TWRPH0=3,TWRPH1=0,则 NFCONF = 0x300 使能NAND Flash控制器、禁止控制引脚信号nFCE,初始化ECC NFCONT = (1②操作NAND Flash前,复位 NFCONT &= ~(1 NFCMD = 0xff reset命令 然后循环查询NFSTAT位0,直到等于1,处于就绪态 最后禁止片选信号,在实际使用时再使能 NFCONT |= 0x2 禁止NAND Flash③发出读命令 NFCONT &= ~(1 NFCMD = 0 读命令④发出地址信号⑤循环查询NFSTAT,直到等于1⑥连续读NFDATA寄存器,得到一页数据⑦最后禁止NAND Flash片选信号 NFCONT |= (1 2)代码详解本实例的目的是把一部分代码存放在NAND Flash地址4096之后,当程序启动后通过NAND Flash控制器读出代码,执行。连接脚本 nand.lds SECTIONS { firtst 0x00000000 : { head.o init.o nand.o} second 0x30000000 : AT(4096) { main.o }} head.o init.o nand.o三个文件运行地址为0,生成的镜像文件偏移地址也为0main.0的运行地址为0x30000000,生成的镜像文件偏移地址为4096 @******************************************************************************@ File:head.s@ 功能:设置SDRAM,将程序复制到SDRAM,然后跳到SDRAM继续执行@****************************************************************************** .text.global _start_start: @函数disable_watch_dog, memsetup, init_nand, nand_read_ll在init.c中定义 ldr sp, =4096 @设置堆栈 bl disable_watch_dog @关WATCH DOG bl memsetup @初始化SDRAM bl nand_init @初始化NAND Flash @将NAND Flash中地址4096开始的1024字节代码(main.c编译得到)复制到SDRAM中 @nand_read_ll函数需要3个参数: ldr r0, =0x30000000 @1. 目标地址=0x30000000,这是SDRAM的起始地址 mov r1, #4096 @2. 源地址 = 4096,连接的时候,main.c中的代码都存在NAND Flash地址4096开始处 mov r2, #2048 @3. 复制长度= 2048(bytes),对于本实验的main.c,这是足够了 bl nand_read @调用C函数nand_read ldr sp, =0x34000000 @设置栈 ldr lr, =halt_loop @设置返回地址 ldr pc, =main @b指令和bl指令只能前后跳转32M的范围,所以这里使用向pc赋值的方法进行跳转halt_loop: b halt_loop init.c 用于初始化操作/* WOTCH DOG register */#define WTCON (*(volatile unsigned long *)0x53000000) /* SDRAM regisers */#define MEM_CTL_BASE 0x48000000 void disable_watch_dog();void memsetup(); /*上电后,WATCH DOG默认是开着的,要把它关掉 */void disable_watch_dog(){ WTCON = 0;} /* 设置控制SDRAM的13个寄存器 */void memsetup(){ int i = 0; unsigned long *p = (unsigned long *)MEM_CTL_BASE; /* SDRAM 13个寄存器的值 */ unsigned long const mem_cfg_val[]={ 0x22011110, //BWSCON 0x00000700, //BANKCON0 0x00000700, //BANKCON1 0x00000700, //BANKCON2 0x00000700, //BANKCON3 0x00000700, //BANKCON4 0x00000700, //BANKCON5 0x00018005, //BANKCON6 0x00018005, //BANKCON7 0x008C07A3, //REFRESH 0x000000B1, //BANKSIZE 0x00000030, //MRSRB6 0x00000030, //MRSRB7 }; for(; i p[i] = mem_cfg_val[i];} nand.c 用于操作nand flash #define BUSY 1 #define NAND_SECTOR_SIZE_LP 2048 //K9F1G08使用2048+64列#define NAND_BLOCK_MASK_LP (NAND_SECTOR_SIZE_LP - 1) typedef unsigned int S3C24X0_REG32; typedef struct { S3C24X0_REG32 NFCONF; S3C24X0_REG32 NFCONT; S3C24X0_REG32 NFCMD; S3C24X0_REG32 NFADDR; S3C24X0_REG32 NFDATA; S3C24X0_REG32 NFMECCD0; S3C24X0_REG32 NFMECCD1; S3C24X0_REG32 NFSECCD; S3C24X0_REG32 NFSTAT; S3C24X0_REG32 NFESTAT0; S3C24X0_REG32 NFESTAT1; S3C24X0_REG32 NFMECC0; S3C24X0_REG32 NFMECC1; S3C24X0_REG32 NFSECC; S3C24X0_REG32 NFSBLK; S3C24X0_REG32 NFEBLK;} S3C2440_NAND; //此结构体存储操作NAND Flash相关寄存器 typedef struct { void (*nand_reset)(void); void (*wait_idle)(void); void (*nand_select_chip)(void); void (*nand_deselect_chip)(void); void (*write_cmd)(int cmd); void (*write_addr)(unsigned int addr); unsigned char (*read_data)(void);}t_nand_chip; //存储nand相关操作的函数地址 static S3C2440_NAND * s3c2440nand = (S3C2440_NAND *)0x4e000000; //s2c2440nand控制器地址 static t_nand_chip nand_chip; /* 供外部调用的函数 */void nand_init(void);void nand_read(unsigned char *buf, unsigned long start_addr, int size); /* NAND Flash操作的总入口, 它们将调用S3C2440的相应函数 */static void nand_reset(void);static void wait_idle(void);static void nand_select_chip(void);static void nand_deselect_chip(void);static void write_cmd(int cmd);static void write_addr(unsigned int addr);static unsigned char read_data(void); /* S3C2440的NAND Flash处理函数 */static void s3c2440_nand_reset(void);static void s3c2440_wait_idle(void);static void s3c2440_nand_select_chip(void);static void s3c2440_nand_deselect_chip(void);static void s3c2440_write_cmd(int cmd);static void s3c2440_write_addr(unsigned int addr);static unsigned char s3c2440_read_data(void); /* S3C2440的NAND Flash操作函数 */ /* 复位 */static void s3c2440_nand_reset(void){ s3c2440_nand_select_chip(); s3c2440_write_cmd(0xff); // 复位命令 s3c2440_wait_idle(); s3c2440_nand_deselect_chip();} /* 等待NAND Flash就绪 */static void s3c2440_wait_idle(void){ int i; volatile unsigned char *p = (volatile unsigned char *)&s3c2440nand->NFSTAT; while(!(*p & BUSY)) //*p=1表示就绪,跳出循环 for(i=0; i} /* 发出片选信号 */static void s3c2440_nand_select_chip(void){ int i; s3c2440nand->NFCONT &= ~(1 for(i=0; i} /* 取消片选信号 */static void s3c2440_nand_deselect_chip(void){ s3c2440nand->NFCONT |= (1} /* 发出命令 */static void s3c2440_write_cmd(int cmd){ volatile unsigned char *p = (volatile unsigned char *)&s3c2440nand->NFCMD; *p = cmd;} /* 发出地址 */static void s3c2440_write_addr_lp(unsigned int addr){ int i; volatile unsigned char *p = (volatile unsigned char *)&s3c2440nand->NFADDR; int col, page; col = addr & NAND_BLOCK_MASK_LP; //取得列地址 page = addr / NAND_SECTOR_SIZE_LP; //取得行地址 *p = col & 0xff; /* 列地址 A0~A7 */ for(i=0; i *p = (col >> 8) & 0x0f; /* 列地址 A8~A11 */ for(i=0; i *p = page & 0xff; /* 行地址 A12~A19 */ for(i=0; i *p = (page >> 8) & 0xff; /* 行地址 A20~A27 */ for(i=0; i *p = (page >> 16) & 0x03; /* 行地址 A28~A29 */ for(i=0; i} /* 读取数据 */static unsigned char s3c2440_read_data(void){ volatile unsigned char *p = (volatile unsigned char *)&s3c2440nand->NFDATA; return *p;} /* 在第一次使用NAND Flash前,复位一下NAND Flash */static void nand_reset(void){ nand_chip.nand_reset();} static void wait_idle(void){ nand_chip.wait_idle();} static void nand_select_chip(void){ int i; nand_chip.nand_select_chip(); for(i=0; i} static void nand_deselect_chip(void){ nand_chip.nand_deselect_chip();} static void write_cmd(int cmd){ nand_chip.write_cmd(cmd);}static void write_addr(unsigned int addr){ nand_chip.write_addr(addr);} static unsigned char read_data(void){ return nand_chip.read_data();} /* 初始化NAND Flash */void nand_init(void){#define TACLS 0#define TWRPH0 3#define TWRPH1 0 nand_chip.nand_reset = s3c2440_nand_reset; nand_chip.wait_idle = s3c2440_wait_idle; nand_chip.nand_select_chip = s3c2440_nand_select_chip; nand_chip.nand_deselect_chip = s3c2440_nand_deselect_chip; nand_chip.write_cmd = s3c2440_write_cmd; nand_chip.write_addr = s3c2440_write_addr_lp; nand_chip.read_data = s3c2440_read_data; /* 设置时序 */ s3c2440nand->NFCONF = (TACLS /* 使能NAND Flash控制器, 初始化ECC, 禁止片选 */ s3c2440nand->NFCONT = (1 } /* 复位NAND Flash */ nand_reset();} /* 读函数 用于把nand flash中代码复制到sdram中*/void nand_read(unsigned char *buf, unsigned long start_addr, int size){ int i, j; if ((start_addr & NAND_BLOCK_MASK_LP) || (size & NAND_BLOCK_MASK_LP)) { return ; /* 地址或长度不对齐 */ } /* 选中芯片 */ nand_select_chip(); for(i=start_addr; i /* 发出READ命令 */ write_cmd(0); /* 写地址 */ write_addr(i); write_cmd(0x30); wait_idle(); for(j=0; j *buf = read_data(); buf++; } } /* 取消片选信号 */ nand_deselect_chip(); return ;} main.c 很简单,点灯 #define GPBCON (*(volatile unsigned long *)0x56000010)#define GPBDAT (*(volatile unsigned long *)0x56000014)#define GPB5_out (1#define GPB6_out (1#define GPB7_out (1#define GPB8_out (1void wait(unsigned long dly){ for(; dly > 0; dly--);}int main(void){ unsigned long i = 0; GPBCON = GPB5_out|GPB6_out|GPB7_out|GPB8_out; // 将LED1-4对应的GPB5/6/7/8四个引脚设为输出 GPBDAT = ~(1 while(1){ wait(30000); GPBDAT = (~(i // 根据i的值,点亮LED1-4 if(++i == 16) i = 0; } return 0;} 最后是Makefileobjs := head.o init.o nand.o main.onand.bin : $(objs) arm-linux-ld -Tnand.lds -o nand_elf $^ arm-linux-objcopy -O binary -S nand_elf $@ arm-linux-objdump -D -m arm nand_elf > nand.dis%.o:%.c arm-linux-gcc -Wall -c -O2 -o $@ $%.o:%.S arm-linux-gcc -Wall -c -O2 -o $@ $clean: rm -f nand.dis nand.bin nand_elf *.o 10-25 04:49