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(kāi)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(guò)使用NANDOE和NANDWE引腳說(shuō)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(guò)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](méi)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_(kāi)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(guò)適當(dāng)?shù)呐渲?，也是可以通過(guò)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(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，需要保持片選信號(hào)的有效。(據(jù)說(shuō)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(kāi)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(kāi)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。

　　struct nand_flash_raw nf_raw;

　　memset((void*)&nf_raw, 0, sizeof(nf_raw));

　　// Init NAND Flash, and get informations into nf_raw

　　if (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(guò)UART0口打印，以后有機(jī)會(huì)會(huì)說(shuō)怎么實(shí)現(xiàn)):

　　// Get NAND's information from nf_raw

　　const struct nand_flash_model* nf_mod = &(nf_raw.model);

　　int num_block = nand_flash_model_get_device_size_in_blocks(nf_mod);

　　// Erase all block

　　printf("Erasing NAND Flash...nr");

　　int error;

　　for (int i = 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……