nandflash在对大容量的数据存储中发挥着重要的效果。相关于norflash，它具有一些优势，但它的一个下风是很简略发生坏块，因而在运用nandflash时，往往要运用校验算法发现坏块并标示出来，以便今后不再运用该坏块。nandflash没有地址或数据总线，假如是8位nandflash，那么它只需8个IO口，这8个IO口用于传输指令、地址和数据。nandflash首要以page（页）为单位进行读写，以block（块）为单位进行擦除。每一页中又分为main区和spare区，main区用于正常数据的存储，spare区用于存储一些附加信息，如块好坏的符号、块的逻辑地址、页内数据的ECC校验和等。
三星公司是最首要的nandflash供货商，因而在它所开发的各类处理器中，完结对nandflash的支撑就家常便饭了。s3c2440不只具有nandflash的接口，而且还能够运用某些机制完结直接从nandflash发动并运转程序。本文只介绍怎么对nandflash完结读、写、擦除等根本操作，不触及nandflash发动程序的问题。
在这儿，咱们运用的nandflash为K9F2G08U0A，它是8位的nandflash。不同类型的nandflash的操作会有所不同，但硬件引脚根本相同，这给产品的开发带来了便当。咱们不同类型的PCB板是相同的，只需更新一下软件就能够运用不同容量巨细的nandflash。
K9F2G08U0A的一页为（2K＋64）字节（加号前面的2K总共的是main区容量，加号后边的64总共的是spare区容量），它的一块为64页，而整个设备包含了2048个块。这样算下来总共有2112M位容量，假如只算main区容量则有256M字节（即256M×8位）。要完结用8个IO口来要拜访这么大的容量，K9F2G08U0A规则了用5个周期来完结。第一个周期拜访的地址为A0~A7；第二个周期拜访的地址为A8~A11，它效果在IO0~IO3上，而此刻IO4~IO7有必要为低电平；第三个周期拜访的地址为A12~A19；第四个周期拜访的地址为A20~A27；第五个周期拜访的地址为A28，它效果在IO0上，而此刻IO1~IO7有必要为低电平。前两个周期传输的是列地址，后三个周期传输的是行地址。经过剖析可知，列地址是用于寻址页内空间，行地址用于寻址页，假如要直接拜访块，则需求从地址A18开端。
咱们一切的指令、地址和数据全部从8位IO口传输，所以nandflash界说了一个指令集来完结各种操作。有的操作只需求一个指令（即一个周期）即可，而有的操作则需求两个指令（即两个周期）来完结。下面的宏界说为K9F2G08U0A的常用指令：
#define CMD_READ10x00//页读指令周期1
#define CMD_READ20x30//页读指令周期2
#define CMD_READID0x90//读ID指令
#define CMD_WRITE10x80//页写指令周期1
#define CMD_WRITE20x10//页写指令周期2
#define CMD_ERASE10x60//块擦除指令周期1
#define CMD_ERASE20xd0//块擦除指令周期2
#define CMD_STATUS0x70//读状况指令
#define CMD_RESET0xff//复位
#define CMD_RANDOMREAD10x05//随意读指令周期1
#define CMD_RANDOMREAD20xE0//随意读指令周期2
#define CMD_RANDOMWRITE0x85//随意写指令
在这儿，随意读指令和随意写指令能够完结在一页内恣意地址地读写。读状况指令能够完结读取设备内的状况寄存器，经过该指令能够获悉写操作或擦除操作是否完结（判别第6位），以及是否成功完结（判别第0位）。
下面介绍s3c2440的nandflash操控器。s3c2440支撑8位或16位的每页巨细为256字，512字节，1K字和2K字节的nandflash，这些装备是经过体系上电后相应引脚的凹凸电平来完结的。s3c2440还能够硬件发生ECC校验码，这为精确及时发现nandflash的坏块带来了便利。nandflash操控器的首要寄存器有NFCONF（nandflash装备寄存器），NFCONT（nandflash操控寄存器），NFCMMD（nandflash指令集寄存器），NFADDR（nandflash地址集寄存器），NFDATA（nandflash数据寄存器），NFMECCD0/1（nandflash的main区ECC寄存器），NFSECCD（nandflash的spare区ECC寄存器），NFSTAT（nandflash操作状况寄存器），NFESTAT0/1（nandflash的ECC状况寄存器），NFMECC0/1（nandflash用于数据的ECC寄存器），以及NFSECC（nandflash用于IO的ECC寄存器）。
NFCMMD，NFADDR和NFDATA别离用于传输指令，地址和数据，为了便利起见，咱们能够界说一些宏界说用于完结上述操作：
#define NF_CMD(data){rNFCMD= (data); }//传输指令
#define NF_ADDR(addr){rNFADDR = (addr); }//传输地址
#define NF_RDDATA()(rNFDATA)//读32位数据
#define NF_RDDATA8()(rNFDATA8)//读8位数据
#define NF_WRDATA(data){rNFDATA = (data); }//写32位数据
#define NF_WRDATA8(data){rNFDATA8 = (data); }//写8位数据
其间rNFDATA8的界说为(*(volatile unsigned char *)0x4E000010)。
NFCONF首要用到了TACLS、TWRPH0、TWRPH1，这三个变量用于装备nandflash的时序。s3c2440的数据手册没有详细阐明这三个变量的详细意义，但经过它所给出的时序图，咱们能够看出，TACLS为CLE/ALE有用到nWE有用之间的持续时刻，TWRPH0为nWE的有用持续时刻，TWRPH1为nWE无效到CLE/ALE无效之间的持续时刻，这些时刻都是以HCLK为单位的（本文程序中的HCLK=100MHz）。经过查阅K9F2G08U0A的数据手册，咱们能够找到并核算该nandflash与s3c2440相对应的时序：K9F2G08U0A中的tWP与TWRPH0相对应，tCLH与TWRPH1相对应，（tCLS－tWP）与TACLS相对应。K9F2G08U0A给出的都是最小时刻，s3c2440只需分量它的最小时刻即可，因而TACLS、TWRPH0、TWRPH1这三个变量取值大一些会更稳妥。在这儿，这三个值别离取1，2和0。NFCONF的第0位总共的是外接的nandflash是8位IO仍是16位IO，这儿当然要挑选8位的IO。NFCONT寄存器是另一个需求事前初始化的寄存器。它的第13位和第12位用于确认装备，第8位到第10位用于nandflash的中止，第4位到第6位用于ECC的装备，第1位用于nandflash芯片的选取，第0位用于nandflash操控器的使能。别的，为了初始化nandflash，还需求装备GPACON寄存器，使它的第17位到第22位与nandflash芯片的操控引脚相对应。下面的程序完结了初始化nandflash操控器：
void NF_Init ( void )
{
rGPACON = (rGPACON &~(0x3f<<17)) | (0x3f<<17);//装备芯片引脚
//TACLS=1、TWRPH0=2、TWRPH1=0，8位IO
rNFCONF = (TACLS<<12)|(TWRPH0<<8)|(TWRPH1<<4)|(0<<0);
//非确认，屏蔽nandflash中止，初始化ECC及确认main区和spare区ECC，使能nandflash片选及操控器
rNFCONT = (0<<13)|(0<<12)|(0<<10)|(0<<9)|(0<<8)|(1<<6)|(1<<5)|(1<<4)|(1<<1)|(1<<0);
}
为了更好地使用ECC和使能nandflash片选，咱们还需求一些宏界说：
#define NF_nFCE_L(){rNFCONT &= ~(1<<1); }
#define NF_CE_L()NF_nFCE_L()//翻开nandflash片选
#define NF_nFCE_H(){rNFCONT |= (1<<1); }
#define NF_CE_H()NF_nFCE_H()//封闭nandflash片选
#define NF_RSTECC(){rNFCONT |= (1<<4); }//复位ECC
#define NF_MECC_UnLock(){rNFCONT &= ~(1<<5); }//解锁main区ECC
#define NF_MECC_Lock(){rNFCONT |= (1<<5); }//确认main区ECC
#define NF_SECC_UnLock(){rNFCONT &= ~(1<<6); }//解锁spare区ECC
#define NF_SECC_Lock(){rNFCONT |= (1<<6); }//确认spare区ECC
NFSTAT是另一个比较重要的寄存器，它的第0位能够用于判别nandflash是否在忙，第2位用于检测RnB引脚信号：
#define NF_WAITRB(){while(!(rNFSTAT&(1<<0)));}//等候nandflash不忙
#define NF_CLEAR_RB(){rNFSTAT |= (1<<2); }//铲除RnB信号
#define NF_DETECT_RB(){while(!(rNFSTAT&(1<<2)));}//等候RnB信号变高，即不忙
下面就详细介绍K9F2G08U0A的根本操作，包含复位，读ID，页读、写数据，随意读、写数据，块擦除等。
复位操作最简略，只需写入复位指令即可：
static void rNF_Reset()
{
NF_CE_L();//翻开nandflash片选
NF_CLEAR_RB();//铲除RnB信号
NF_CMD(CMD_RESET);//写入复位指令
NF_DETECT_RB();//等候RnB信号变高，即不忙
NF_CE_H();//封闭nandflash片选
}
读取K9F2G08U0A芯片ID操作首要需求写入读ID指令，然后再写入0x00地址，就能够读取到总共五个周期的芯片ID，第一个周期为厂商ID，第二个周期为设备ID，第三个周期至第五个周期包含了一些详细的该芯片信息，这儿就不多介绍：
static char rNF_ReadID()
{
char pMID;
char pDID;
char cyc3, cyc4, cyc5;
NF_nFCE_L();//翻开nandflash片选
NF_CLEAR_RB();//清RnB信号
NF_CMD(CMD_READID);//读ID指令
NF_ADDR(0x0);//写0x00地址
//读五个周期的ID
pMID = NF_RDDATA8();//厂商ID：0xEC
pDID = NF_RDDATA8();//设备ID：0xDA
cyc3 = NF_RDDATA8();//0x10
cyc4 = NF_RDDATA8();//0x95
cyc5 = NF_RDDATA8();//0x44
NF_nFCE_H();//封闭nandflash片选
return (pDID);
}
下面介绍读操作，读操作是以页为单位进行的。假如在读取数据的进程中不进行ECC校验判别，则读操作比较简略，在写入读指令的两个周期之间写入要读取的页地址，然后读取数据即可。假如为了更精确地读取数据，则在读取完数据之后还要进行ECC校验判别，以确认所读取的数据是否正确。
在上文中咱们现已介绍过，nandflash的每一页有两区：main区和spare区，main区用于存储正常的数据，spare区用于存储其他附加信息，其间就包含ECC校验码。当咱们在写入数据的时分，咱们就核算这一页数据的ECC校验码，然后把校验码存储到spare区的特定方位中，在下次读取这一页数据的时分，相同咱们也核算ECC校验码，然后与spare区中的ECC校验码比较，假如共同则阐明读取的数据正确，假如不共同则不正确。ECC的算法较为杂乱，好在s3c2440能够硬件发生ECC校验码，这样就省去了不少的麻烦事。s3c2440即能够发生main区的ECC校验码，也能够发生spare区的ECC校验码。咱们K9F2G08U0A是8位IO口，因而s3c2440共发生4个字节的main区ECC码和2个字节的spare区ECC码。在这儿咱们规则，在每一页的spare区的第0个地址到第3个地址存储main区ECC，第4个地址和第5个地址存储spare区ECC。发生ECC校验码的进程为：在读取或写入哪个区的数据之前，先解锁该区的ECC，以便发生该区的ECC。在读取或写入完数据之后，再确认该区的ECC，这样体系就会把发生的ECC码保存到相应的寄存器中。main区的ECC保存到NFMECC0/1中（咱们K9F2G08U0A是8位IO口，因而这儿只用到了NFMECC0），spare区的ECC保存到NFSECC中。关于读操作来说，咱们还要持续读取spare区的相应地址内容，已得到前次写操作时所存储的main区和spare区的ECC，并把这些数据别离放入NFMECCD0/1和NFSECCD的相应方位中。最终咱们就能够经过读取NFESTAT0/1（咱们K9F2G08U0A是8位IO口，因而这儿只用到了NFESTAT0）中的低4位来判别读取的数据是否正确，其间第0位和第1位为main区指示过错，第2位和第3位为spare区指示过错。
下面就给出一段详细的页读操作程序：
U8 rNF_ReadPage(U32 page_number)
{
U32 i, mecc0, secc;
NF_RSTECC();//复位ECC
NF_MECC_UnLock();//解锁main区ECC
NF_nFCE_L();//翻开nandflash片选
NF_CLEAR_RB();//清RnB信号
NF_CMD(CMD_READ1);//页读指令周期1
//写入5个地址周期
NF_ADDR(0x00);//列地址A0~A7
NF_ADDR(0x00);//列地址A8~A11
NF_ADDR((page_number) & 0xff);//行地址A12~A19
NF_ADDR((page_number >> 8) & 0xff);//行地址A20~A27
NF_ADDR((page_number >> 16) & 0xff);//行地址A28
NF_CMD(CMD_READ2);//页读指令周期2
NF_DETECT_RB();//等候RnB信号变高，即不忙
//读取一页数据内容
for (i = 0; i < 2048; i++)
{
buffer[i] =NF_RDDATA8();
}
NF_MECC_Lock();//确认main区ECC值
NF_SECC_UnLock();//解锁spare区ECC
mecc0=NF_RDDATA();//读spare区的前4个地址内容，即第2048~2051地址，这4个字节为main区的ECC
//把读取到的main区的ECC校验码放入NFMECCD0/1的相应方位内
rNFMECCD0=((mecc0&0xff00)<<8)|(mecc0&0xff);
rNFMECCD1=((mecc0&0xff000000)>>8)|((mecc0&0xff0000)>>16);
NF_SECC_Lock();//确认spare区的ECC值
secc=NF_RDDATA();//持续读spare区的4个地址内容，即第2052~2055地址，其间前2个字节为spare区的ECC值
//把读取到的spare区的ECC校验码放入NFSECCD的相应方位内
rNFSECCD=((secc&0xff00)<<8)|(secc&0xff);
NF_nFCE_H();//封闭nandflash片选
//判别所读取到的数据是否正确
if ((rNFESTAT0&0xf) == 0x0)
return 0x66;//正确
else
return 0x44;//过错
}
这段程序是把某一页的内容读取到全局变量数组buffer中。该程序的输入参数直接就为K9F2G08U0A的第几页，例如咱们要读取第128064页中的内容，能够调用该程序为：rNF_ReadPage(128064);。咱们第128064页是第2001块中的第0页（128064＝2001×64＋0），所以为了更清楚地总共页与块之间的联系，也能够写为：rNF_ReadPage(2001*64);。
页写操作的大致流程为：在两个写指令周期之间别离写入页地址和数据，当然假如为了确保下次读取该数据时的正确性，还需求把main区的ECC值和spare区的ECC值写入到该页的spare区内。然后咱们还需求读取状况寄存器，以判别这次写操作是否正确。下面就给出一段详细的页写操作程序，其间输入参数也是要写入数据到第几页：
U8 rNF_WritePage(U32 page_number)
{
U32 i, mecc0, secc;
U8 stat, temp;
temp = rNF_IsBadBlock(page_number>>6);//判别该块是否为坏块
if(temp == 0x33)
return 0x42;//是坏块，回来
NF_RSTECC();//复位ECC
NF_MECC_UnLock();//解锁main区的ECC
NF_nFCE_L();//翻开nandflash片选
NF_CLEAR_RB();//清RnB信号
NF_CMD(CMD_WRITE1);//页写指令周期1
//写入5个地址周期
NF_ADDR(0x00);//列地址A0~A7
NF_ADDR(0x00);//列地址A8~A11
NF_ADDR((page_number) & 0xff);//行地址A12~A19
NF_ADDR((page_number >> 8) & 0xff);//行地址A20~A27
NF_ADDR((page_number >> 16) & 0xff);//行地址A28
//写入一页数据
for (i = 0; i < 2048; i++)
{
NF_WRDATA8((char)(i+6));
}
NF_MECC_Lock();//确认main区的ECC值
mecc0=rNFMECC0;//读取main区的ECC校验码
//把ECC校验码由字型转化为字节型，并保存到全局变量数组ECCBuf中
ECCBuf[0]=(U8)(mecc0&0xff);
ECCBuf[1]=(U8)((mecc0>>8) & 0xff);
ECCBuf[2]=(U8)((mecc0>>16) & 0xff);
ECCBuf[3]=(U8)((mecc0>>24) & 0xff);
NF_SECC_UnLock();//解锁spare区的ECC
//把main区的ECC值写入到spare区的前4个字节地址内，即第2048~2051地址
for(i=0;i<4;i++)
{
NF_WRDATA8(ECCBuf[i]);
}
NF_SECC_Lock();//确认spare区的ECC值
secc=rNFSECC;//读取spare区的ECC校验码
//把ECC校验码保存到全局变量数组ECCBuf中
ECCBuf[4]=(U8)(secc&0xff);
ECCBuf[5]=(U8)((secc>>8) & 0xff);
//把spare区的ECC值持续写入到spare区的第2052~2053地址内
for(i=4;i<6;i++)
{
NF_WRDATA8(ECCBuf[i]);
}
NF_CMD(CMD_WRITE2);//页写指令周期2
delay(1000);//延时一段时刻，以等候写操作完结
NF_CMD(CMD_STATUS);//读状况指令
//判别状况值的第6位是否为1，即是否在忙，该查办的效果与NF_DETECT_RB();相同
do{
stat = NF_RDDATA8();
}while(!(stat&0x40));
NF_nFCE_H();//封闭nandflash片选
//判别状况值的第0位是否为0，为0则写操作正确，不然过错
if (stat & 0x1)
{
temp = rNF_MarkBadBlock(page_number>>6);//标示该页地点的块为坏块
if (temp == 0x21)
return 0x43//标示坏块失利
else
return 0x44;//写操作失利
}
else
return 0x66;//写操作成功
}
该段程序先判别该页地点的坏是否为坏块，假如是则退出。在最终写操作失利后，还要标示该页地点的块为坏块，其间所用到的函数rNF_IsBadBlock和rNF_MarkBadBlock，咱们在后边介绍。咱们再总结一下该程序所回来数值的意义，0x42：总共该页地点的块为坏块；0x43：总共写操作失利，而且在标示该页地点的块为坏块时也失利；0x44：总共写操作失利，可是标示坏块成功；0x66：写操作成功。
擦除是以块为单位进行的，因而在写地址周期是，只需写三个行周期，而且要从A18开端写起。与写操作相同，在擦除完毕前还要判别是否擦除操作成功，别的相同也存在需求判别是否为坏块以及要标示坏块的问题。下面就给出一段详细的块擦除操作程序：
U8 rNF_EraseBlock(U32 block_number)
{
char stat, temp;
temp = rNF_IsBadBlock(block_number);//判别该块是否为坏块
if(temp == 0x33)
return 0x42;//是坏块，回来
NF_nFCE_L();//翻开片选
NF_CLEAR_RB();//清RnB信号
NF_CMD(CMD_ERASE1);//擦除指令周期1
//写入3个地址周期，从A18开端写起
NF_ADDR((block_number << 6) & 0xff);//行地址A18~A19
NF_ADDR((block_number >> 2) & 0xff);//行地址A20~A27
NF_ADDR((block_number >> 10) & 0xff);//行地址A28
NF_CMD(CMD_ERASE2);//擦除指令周期2
delay(1000);//延时一段时刻
NF_CMD(CMD_STATUS);//读状况指令
//判别状况值的第6位是否为1，即是否在忙，该查办的效果与NF_DETECT_RB();相同
do{
stat = NF_RDDATA8();
}while(!(stat&0x40));
NF_nFCE_H();//封闭nandflash片选
//判别状况值的第0位是否为0，为0则擦除操作正确，不然过错
if (stat & 0x1)
{
temp = rNF_MarkBadBlock(page_number>>6);//标示该块为坏块
if (temp == 0x21)
return 0x43//标示坏块失利
else
return 0x44;//擦除操作失利
}
else
return 0x66;//擦除操作成功
}
该程序的输入参数为K9F2G08U0A的第几块，例如咱们要擦除第2001块，则调用该函数为：rNF_EraseBlock(2001)。
K9F2G08U0A除了供给了页读和页写功用外，还供给了页内地址随意读、写功用。页读和页写是从页的首地址开端读、写，而随意读、写完结了在一页范围内恣意地址的读、写。随意读操作是在页读操作后输入随意读指令和页内列地址，这样就能够读取到列地址所指定地址的数据。随意写操作是在页写操作的第二个页写指令周期前，输入随意写指令和页内列地址，以及要写入的数据，这样就能够把数据写入到列地址所指定的地址内。下面两段程序完结了随意读和随意写功用，其间随意读程序的输入参数别离为页地址和页内地址，输出参数为所读取到的数据，随意写程序的输入参数别离为页地址，页内地址，以及要写入的数据。
U8 rNF_RamdomRead(U32 page_number, U32 add)
{
NF_nFCE_L();//翻开nandflash片选
NF_CLEAR_RB();//清RnB信号
NF_CMD(CMD_READ1);//页读指令周期1
//写入5个地址周期
NF_ADDR(0x00);//列地址A0~A7
NF_ADDR(0x00);//列地址A8~A11
NF_ADDR((page_number) & 0xff);//行地址A12~A19
NF_ADDR((page_number >> 8) & 0xff);//行地址A20~A27
NF_ADDR((page_number >> 16) & 0xff);//行地址A28
NF_CMD(CMD_READ2);//页读指令周期2
NF_DETECT_RB();//等候RnB信号变高，即不忙
NF_CMD(CMD_RANDOMREAD1);//随意读指令周期1
//页内地址
NF_ADDR((char)(add&0xff));//列地址A0~A7
NF_ADDR((char)((add>>8)&0x0f));//列地址A8~A11
NF_CMD(CMD_RANDOMREAD2);//随意读指令周期2
return NF_RDDATA8();//读取数据
}
U8 rNF_RamdomWrite(U32 page_number, U32 add, U8 dat)
{
U8 temp,stat;
NF_nFCE_L();//翻开nandflash片选
NF_CLEAR_RB();//清RnB信号
NF_CMD(CMD_WRITE1);//页写指令周期1
//写入5个地址周期
NF_ADDR(0x00);//列地址A0~A7
NF_ADDR(0x00);//列地址A8~A11
NF_ADDR((page_number) & 0xff);//行地址A12~A19
NF_ADDR((page_number >> 8) & 0xff);//行地址A20~A27
NF_ADDR((page_number >> 16) & 0xff);//行地址A28
NF_CMD(CMD_RANDOMWRITE);//随意写指令
//页内地址
NF_ADDR((char)(add&0xff));//列地址A0~A7
NF_ADDR((char)((add>>8)&0x0f));//列地址A8~A11
NF_WRDATA8(dat);//写入数据
NF_CMD(CMD_WRITE2);//页写指令周期2
delay(1000);//延时一段时刻
NF_CMD(CMD_STATUS);//读状况指令
//判别状况值的第6位是否为1，即是否在忙，该查办的效果与NF_DETECT_RB();相同
do{
stat =NF_RDDATA8();
}while(!(stat&0x40));
NF_nFCE_H();//封闭nandflash片选
//判别状况值的第0位是否为0，为0则写操作正确，不然过错
if (stat & 0x1)
return 0x44;//失利
else
return 0x66;//成功
}
下面介绍上文中说到的判别坏块以及标示坏块的那两个程序：rNF_IsBadBlock和rNF_MarkBadBlock。在这儿，咱们界说在spare区的第6个地址（即每页的第2054地址）用来标示坏块，0x44总共该块为坏块。要判别坏块时，运用随意读指令来读取2054地址的内容是否为0x44，要标示坏块时，运用随意写指令来向2054地址写0x33。下面就给出这两个程序，它们的输入参数都为块地址，也便是即便只是一页出现问题，咱们也标示整个块为坏块。
U8 rNF_IsBadBlock(U32 block)
{
return rNF_RamdomRead(block*64, 2054);
}
U8 rNF_MarkBadBlock(U32 block)
{
U8 result;
result = rNF_RamdomWrite(block*64, 2054, 0x33);
if(result == 0x44)
return 0x21;//写坏块标示失利
else
return 0x60;//写坏块标示成功
}
关于nandflash的根本操作就解说到这儿，当然nandflash还有一些其他杂乱的操作，如逻辑地址与物理地址的转化，坏块的代替等，这些内容本文就不再介绍了
