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
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