【正文】 沒有專門的 NAND FLASH 控制器，可以用 IO 口與之相接。 通過開發(fā)板上實(shí)現(xiàn)讀取 NAND Flash 的 ID 數(shù)據(jù)、讀取 NAND Flash 中數(shù)據(jù)內(nèi)容、擦出塊中的數(shù)據(jù)、在空的空間寫入指定的數(shù)據(jù)，通過串口在 windows 中的超級(jí)終端顯示讀出的數(shù)據(jù)，以及寫后再讀出操作的數(shù)據(jù)，以證實(shí)確認(rèn)對(duì) NAND Flash 進(jìn)行了讀寫擦除等操作的執(zhí)行。文章最后對(duì)所做的工作和取得的結(jié)論進(jìn)行了總結(jié)。 （三） NAND Flash 簡介 NOR 和 NAND 是現(xiàn)在市場上兩種主要的非易失閃存技術(shù)。 Intel 于 1988 年首先開發(fā)出 NOR flash技術(shù)，徹底改變了原先由 EPROM 和 EEPROM 一統(tǒng)天下的局面。緊接著， 1989年，東芝公司發(fā)表了 NAND Flash 結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)降低每比特的成本，更高的性能，并且像磁盤一樣可以通過接口輕松升級(jí)?，F(xiàn)在市面上的常見的優(yōu)盤、 MP3 和 MP4 等數(shù)碼設(shè)備的存儲(chǔ)系統(tǒng)都是采用 NAND Flash 存儲(chǔ)芯片來實(shí)現(xiàn)的。 NAND Flash 價(jià)格便宜量又足，性價(jià)比很高，并且十分輕便，抗震性也很不錯(cuò)，很適合用來做數(shù)碼產(chǎn)品。 一 、 FLASH 存儲(chǔ)設(shè)備介紹 （一） FLASH存儲(chǔ)器概述 中國傳媒大學(xué)南廣學(xué)院本科畢業(yè)論文 2 FLASH 存儲(chǔ)器是一類非易失性的存儲(chǔ)器，俗稱 閃存，它的主要特點(diǎn)是在不加電的情況下能長期保存存儲(chǔ)的信息。 FLASH 特點(diǎn)具體如下： ,在沒有電源的條件下也能長久地保存芯片內(nèi)存放的數(shù)據(jù)。 ,不需要磁頭尋找磁道尋址 ,Flash 擁有優(yōu)秀的隨機(jī)讀性能 ,可以從任意地址讀入 ,并且讀取速度 與地址無關(guān)。寫性能也比傳統(tǒng)的存儲(chǔ)設(shè)備優(yōu)異 ,已經(jīng)有公司生產(chǎn)出了讀寫速 ,單位密度 Flash 容量比 ROM 要大。 ,最高一百萬次以上的可靠寫入。 ,不需要特殊的額外條件 ,一般 EEPROM 需要較高電壓 , UVEPROM 需要紫外線照射才能進(jìn)行擦除。 ,對(duì)于空白和已經(jīng)擦除的內(nèi)容可以按照一定規(guī)則寫入 ,但 一經(jīng)寫入則不能重復(fù)寫入 ,需要先進(jìn)行塊擦除。 ,各塊的擦寫次數(shù)都有一定的上限 ,超過了這個(gè)上限 , 就無法保證該塊操作的正確性。 ,存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可能發(fā)生單比特反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。 （二） FLASH存儲(chǔ)技術(shù)分類 NOR 技術(shù) NOR 技術(shù) (亦稱為 Linear 技術(shù) )閃存存儲(chǔ)器是最早出現(xiàn)的閃速存儲(chǔ)器 。 它源于傳統(tǒng)的 EPROM 器件 ,與其它 Flash 技術(shù)相比 ,具有可靠性高 、 隨機(jī)讀 取速度快的優(yōu)勢(shì) ,在擦除和編程操作較少而直接執(zhí)行代碼的場合 ,尤其是純代碼存儲(chǔ)的應(yīng)用中廣泛使用 ,如移動(dòng)電話 、 硬盤驅(qū)動(dòng)器的控制存儲(chǔ)器等 ,我們的移動(dòng)上網(wǎng)設(shè)備的固件也使用 NOR FLASH 進(jìn)行存儲(chǔ) 。 NOR FLASH 的特點(diǎn)是 :程序和數(shù)據(jù)可 以 存放在同一芯片上 ,擁有獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線和地址總線 ,能快速隨機(jī)讀取 ,允許系統(tǒng)直接從 Flash 中讀取代碼執(zhí)行而無需先將代碼下載至 RAM 中再執(zhí)行 ， 由于 NOR 技術(shù) Flash 的擦除 以及 編程速度較慢 ,然 而塊尺寸又較大 ,因此擦除和編程操作所花費(fèi)的時(shí)間很長 ,在純數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和文件存儲(chǔ)的應(yīng)用中 ,NOR技 術(shù) 相對(duì)較弱。 NAND 技術(shù) NAND 技術(shù)由東芝公司 1989 年發(fā)出 ,NAND 閃存的寫速度比 NOR 閃存快十倍 ,它的保存與刪除處理的速度也相對(duì)較快。 NAND 的存儲(chǔ)單元體積只有 NOR 的一半 ,生產(chǎn)過程要比 NOR 簡單。由于可以提供更大的容量 ,相應(yīng)的也降低了價(jià)格?；?NAND 技術(shù)的 Flash也被稱為 DataFlash,經(jīng)常被數(shù)碼設(shè)備作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)。 NAND FLASH 的讀和寫是按頁操作 ,擦除按塊操作 。沒有單獨(dú)的數(shù)據(jù)總線和地址總線 ,都通過控制引腳分時(shí)復(fù)用 FO 端中國傳媒大學(xué)南廣學(xué)院本科畢業(yè)論文 3 口，芯片尺寸小 ,引腳少 ,是位成本最低的固態(tài)存儲(chǔ)器，出廠時(shí)存在壞塊 區(qū) ,但不影響有效塊的使用 ,使用的時(shí)候需要用一定的方法來避免對(duì)壞塊的操作。 二、 NAND FLASH 的原理 （一） 關(guān)于 NAND FLASH NAND FLASH 是一種大容量、高速的存儲(chǔ)技術(shù)。其接口比較簡單，若沒有專門的 NAND FLASH 控制器，可以用 IO 口與之相接。它的編程也相對(duì)簡單，有以下幾點(diǎn)： NAND FLASH內(nèi)部有管理單元，管理單元負(fù)責(zé)管理 NAND FLASH 的實(shí)際單元。使用 NAND FLASH 只需和管理單元通信，主要發(fā)送主要的命令給管理單元即可。它類似磁盤的管理制度，操作的時(shí)候的操作對(duì)象主要 以頁的形式。 S5PV210 的 NAND Flash 控制器有如下特點(diǎn)： 1) 支持 512byte,2k,4k,8k 的頁大小 2) 通過各種軟件模式來進(jìn)行 NAND Flash 的讀寫擦除等 3) 8bit 的總線 4) 支持 SLC 和 MCL 的 NAND Flash 5) 支持 1/4/8/12/16bit 的 ECC 6) 支持以字節(jié) /半字 /字為單位訪問數(shù)據(jù) /ECC 寄存器，以字為單位訪問其他寄存器。 （二） NAND FLASH 與 NOR FLASH 比較 NOR 的特點(diǎn)是可在芯片內(nèi)執(zhí)行，這樣程序應(yīng)該可以直接在 FLASH 內(nèi)存內(nèi)運(yùn)行，不必再把代碼讀到系統(tǒng) RAM 中。 NOR 的傳輸效率很高，但寫入和讀出速度較低。而 NAND的擦除速度遠(yuǎn)比 NOR 快； NAND 結(jié)構(gòu)能提供極高的單元密度，是高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度的最佳選擇。 這兩種結(jié)構(gòu)性能上的異同主要為： NOR 的讀速度比 NAND 快； NAND 的寫入速度比NOR快很多； NAND 的擦除速度遠(yuǎn)比 NOR 快； NAND 的擦除單元更小，擦除電路也更為簡單； NAND 的實(shí)際應(yīng)用方式要比 NOR 復(fù)雜的得多 ， NAND 主要應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)、優(yōu)盤、 MP筆記本電腦中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)， NOR 主要用于手機(jī)和 BIOS 芯片以及嵌入式系統(tǒng)中進(jìn) 行代碼存儲(chǔ) ； NOR 可以直接使用，并在上面直接運(yùn)行代碼，而 NAND 需要 I/O 接口， 以串行的方式連接存儲(chǔ)單元，復(fù)用單元分為傳輸控制、地址和數(shù)據(jù)信號(hào)，由 I/O控制器為主機(jī)提供接口， 因而使用時(shí)需驅(qū)動(dòng)程序。 （ 三 ）芯片內(nèi)部存儲(chǔ)布局及存儲(chǔ)操作特點(diǎn) 我們討論的是 K9F2G08U0A 總共有 2048 個(gè) Block,一片 NAND FLASH 為一個(gè)設(shè)備，中國傳媒大學(xué)南廣學(xué)院本科畢業(yè)論文 4 其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)布局為： 1設(shè)備 =4096 塊； 1塊 =64 頁；一頁 =(2k+64)字節(jié) =數(shù)據(jù)塊大小 +OOB塊大小。事實(shí)上，在每一頁中總共有 (2K+64)個(gè)字節(jié)組成，這 (2K+64)個(gè)字節(jié)由 上至下以列為單位進(jìn)行排列。這些個(gè)字節(jié)按功能又分為兩部分，分別是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域和擴(kuò)展存儲(chǔ)區(qū)域，其中擴(kuò)展存儲(chǔ)區(qū)域占 (2k+64)字節(jié)的 64字節(jié)，這 64 字節(jié)在讀寫操作時(shí)用于校驗(yàn)碼，一般不用做普通的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域，除去這 64個(gè)字節(jié)，剩下的 2k個(gè)字節(jié)就是用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的，因此一個(gè)頁上雖然有 (2k+64)個(gè)字節(jié)，但只按 2k 個(gè)字節(jié)進(jìn)行容量計(jì)算。 如圖 1： 圖 1 NAND FLASH 模塊 存儲(chǔ)特點(diǎn)有：擦除操作的最小單位是塊； NAND Flash 芯片每位只能從 1變?yōu)?0,0變?yōu)?1是錯(cuò)誤的，所以在對(duì)進(jìn)行寫入操作之前一定要相應(yīng)塊擦除，通 常至少把 OOB 的前 3個(gè)字節(jié)用來存放 ECC 碼。 （四） NAND FLASH 引腳功能及指令集 （一） NAND FLASH 引腳功能 NAND FLASH 引腳數(shù)有 48 個(gè)，實(shí)際引腳數(shù)只有 19個(gè)，未使用的引腳在日后 NAND FLASH 升級(jí)中或許會(huì)有新的功能。如圖 2所示： 圖 2 NAND FLASH 引腳圖 中國傳媒大學(xué)南廣學(xué)院本科畢業(yè)論文 5 I/O~I/O7:數(shù)據(jù)輸入 /輸出口， I/O 口是用來輸入指令、地址和數(shù)據(jù)、并在讀周期時(shí)輸出數(shù)據(jù)的。 CLE:命令鎖存使能，當(dāng) CLE為高時(shí)， I/O 口在 WE 信號(hào)的上升沿將指令鎖入地址寄存器。 ALE:地址鎖存使能，當(dāng) ALE 為高時(shí)， I/O 口在 WE信號(hào)的上升沿將地址鎖入地址寄存器。 CE:低電平使能的片選控制線。 RE:讀使能， RE 串行數(shù)據(jù)輸出控制線。當(dāng)為低電平，內(nèi)部數(shù)據(jù)將輸出到 I/O 端口。 WE:寫使能， WE 對(duì) I/O 端口的寫入進(jìn)行控制。 R/B:讀 /忙輸出 ,R/B 引腳的輸出說明了器件目前的操作狀態(tài)，當(dāng)它為低電平時(shí)，表示某個(gè)寫入、任意操作正在進(jìn)行，當(dāng)這個(gè)操作完成， R/B 才會(huì)重新回到高電平狀態(tài)。 WP:寫保護(hù)。當(dāng)該引腳為低電平時(shí)，內(nèi)部電壓器復(fù)位。 VCC:器件的供電電源。 VSS:接地。 NC:空腳。 DNU:未使用。 （二） NAND FLASH 指令集 在 NAND FLASH 中，讀和寫都是以頁為單位進(jìn)行的操作，擦除是基于塊進(jìn)行的操作的 ,有些指令只需要一個(gè)周期就能完成，而頁寫入和塊擦除則需要 2 個(gè)周期。 NAND FLASH 具備的指令，就可以在 cortexa8 上實(shí)現(xiàn)對(duì) NAND FLASH 各種操作功能。表 1是 K9F2G08U0A 具備的指令和功能： 表 1 K9F2G08U0A 的指令和功能圖 Function 1st Cycle 2nd Cycle Acceptable Command during Busy Read for Copy Back 00h Read ID 90h Reset FFh Page Program BDh O TwoPlane Page Program B0h11h CopyBack Program B5h TwoPlane CopyBack Program B5h11h Block Erase 60h TwoPlane Block Erase 60h50h Random Data input B5h Random Data Output 05h Read Status 70h O Read EDC Status 7Bh O Read 00h 中國傳媒大學(xué)南廣學(xué)院本科畢業(yè)論文 6 三、 cortexa8 裸機(jī)開發(fā)方法 （ 一 ） 初步認(rèn)識(shí) IROM 和 IRAM S5pv210里有一個(gè) 64k 的 IROM 和 96k 的 IRAM,系統(tǒng)啟動(dòng)主要依賴于他們 。 IROM 和IRAM 所處的存儲(chǔ)空間如表 2： 表 2 IROM 和 IRAM 的存儲(chǔ)空間 Address Size Description Note 0x0000_0000 0x1FFF_FFFF 512MB Boot area Mirrored region depending on the boot mode 0x20xx_0000 0x3FFF_FFFF 512MB DRAM 0 0x4000_0000 0x7FFF_FFFF 1024MB SROM Bank 0 0x8000_0000 0x87FF_FFFF 128MB SROM Bank 0 0x8800_0000 0x8FFF_FFFF 128MB SROM Bank 0 0x9000_0000 0x97FF_