【韦东山旧1期学习笔记】09.S3C2440 Nand Flash实验（三）

今天药忘吃喽~ 2023-07-06 06:12 100阅读 0赞

### 目录 ###

*  Nand Flash坏块管理
 *  Nand Flash的擦除和写入
 *   *  擦除操作
     *  写入操作
 *  实验结果图
 *  实验完整代码

# Nand Flash坏块管理 #

由于Nand Flash的工艺不能保证Nand的Memory Array在其生命周期中保持性能的可靠，因此，在Nand的生产中及使用过程中会产生坏块。坏块的特性是：当编程/擦除这个块时，不能将某些位拉高，这会造成Page Program和Block Erase操作时的错误，相应地反映到Status Register的相应位。总体上，坏块可以分为两大类：  
　 （1） 固有坏块  
　 　 这是生产过程中产生的坏块，一般芯片原厂都会在出厂时都会将坏块第一个page的spare area的某个字节标记为非0xff的值。  
　 （2） 使用坏块  
　 　 这是在NAND Flash使用过程中，如果Block Erase或者Page Program错误，就可以简单地将这个块作为坏块来处理，这个时候需要把坏块标记起来。为了和固有坏块信息保持一致，将新发现的坏块的第一个page的 spare area的某字节标记为非0xff的值。  
　 　 一般来说，small page的NAND芯片，坏块信息存储在每个block的第一个page的oob的第六个字节中，而big page的NAND芯片，坏块信息存储在每个block的第一个page的oob的第1个字节中。  
　 　 而K9F2G08U0C每页的大小为2KB，属于大页。所以我们要检查每个块的第一页或者第二页的第一个字节是否非0xFF。若非0xFF，则该块即为坏块。  
为此，检测坏块的代码如下所示：

int nand_BadBlockCheck(unsigned char* nandAddr) { 
    	unsigned int blockAddr = (unsigned int)nandAddr / K9F2G08U0C_BLOCK_SIZE;
    	blockAddr *= K9F2G08U0C_BLOCK_SIZE;
           	unsigned int page = blockAddr /	K9F2G08U0C_PAGE_SIZE;
    	unsigned int col = 2048;
    
    	//nand_selectChip();
    	nand_cmd(0x00);
    	nand_col(col);
    	nand_page(page);
    	nand_cmd(0x30);
    	nand_waitReady();
    	//nand_cmd(0xFF);
    	//nand_waitReady();
    	//nand_deSelectChip();
    	unsigned char data = nand_ReadData();
    	if(data != 0xFF){ 
    		//坏块
    		return 1;	
    	}
    
    	return 0;
    }

# Nand Flash的擦除和写入 #

Nand Flash在进行写入操作之前必须先执行擦除操作。

## 擦除操作 ##

擦除操作是以块为单位的，其时序图如下所示：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
对应擦除代码如下所示：

int nand_Erase(unsigned char* nandAddr, unsigned int length) { 
    	unsigned char status = 0;
    	unsigned int page = (unsigned int)nandAddr / K9F2G08U0C_PAGE_SIZE;
    	if((unsigned int)nandAddr & (K9F2G08U0C_BLOCK_SIZE - 1)){ 
    		printf("nand_Erase Error. Address 0x%x is not aligned by Block size %dKB.\n\r", nandAddr, K9F2G08U0C_BLOCK_SIZE/1024);
    		return -1;
    	}
    	if(length & (K9F2G08U0C_BLOCK_SIZE - 1)){ 
    		printf("nand_Erase Error. Erase length %d is not aligned by Block size %dKB.\n\r", length, K9F2G08U0C_BLOCK_SIZE/1024);
    		return -1;
    	}
    	nand_selectChip();
    	nand_waitReady();	
    	while(length > 0) { 
    		page = (unsigned int)nandAddr / K9F2G08U0C_PAGE_SIZE;
    		nand_cmd(0x60);
    		nand_page(page);
    		nand_cmd(0xD0);
    		nand_waitReady();
    		nand_cmd(0x70);
    		status = nand_ReadData();
    		if(status & 0x1){ 
    			//Erase this block failed
    			printf("Erase Block(0x%8x) failed.\n\r", nandAddr);
    		}
    		nandAddr += K9F2G08U0C_BLOCK_SIZE;
    		length -= K9F2G08U0C_BLOCK_SIZE;
    	}
    	nand_deSelectChip();
    }

## 写入操作 ##

写入操作是以页为单位的，其操作时序如下所示：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
对应写入代码如下所示：

void nand_Write(unsigned char* nandAddr, unsigned char* srcData, unsigned int len) { 
    	//从指定的内存源地址srcData处开始写入数据，
    	//存储到Nand Flash的nand地址nandAddr处，字节长度由len指定
    	unsigned char status = 0;
    	unsigned int tmpNandAddr = (unsigned int)nandAddr;
    	unsigned int pageAddr = tmpNandAddr / K9F2G08U0C_PAGE_SIZE;
    	//对src取模，得到列地址
    	unsigned int colAddr = tmpNandAddr & (K9F2G08U0C_PAGE_SIZE - 1);
    	unsigned idx = 0;
    	//Nand是按页写入，按块擦除
    	nand_selectChip();
    	nand_waitReady();
    	while(idx < len) { 
    		/* 一个block只判断一次 */
    		if (!(tmpNandAddr & 0x1FFFF) && nand_BadBlockCheck((unsigned char*)tmpNandAddr)) { 
    			tmpNandAddr += (128*1024);  /* 跳过当前block */
    			pageAddr = tmpNandAddr / K9F2G08U0C_PAGE_SIZE;
    			colAddr = tmpNandAddr & (K9F2G08U0C_PAGE_SIZE - 1);
    			continue;
    		}
    
    		nand_cmd(0x80);
    		//发送12位列地址
    		nand_addr(colAddr & 0xFF);
    		nand_addr((colAddr >> 8) & 0x1F);
    		//发送17位行地址
    		nand_addr(pageAddr & 0xFF);
    		nand_addr((pageAddr >> 8) & 0xFF);
    		nand_addr((pageAddr >> 16) & 0x1);
    
    		for( ;(colAddr < 2048) & (idx < len); idx++){ 
    			nand_WriteData(srcData[idx]);
    			colAddr++;
    		}
    		nand_cmd(0x10);
    		nand_waitReady();
    		//当前页的数据写入完毕，开始下一页，从头列开始写入
    		colAddr = 0;
    		pageAddr++;
    		nand_cmd(0x70);
    		nand_waitReady();
    		status = nand_ReadData();
    		if(status & 0x1) { 
    			printf("Write Page address 0x%8x failed.\n\r", pageAddr);
    		}
    	}
    	
    	//reset nand chip
    	nand_cmd(0xFF);
    	nand_waitReady();
    	nand_deSelectChip();
    	return;
    }

# 实验结果图 #

编译并烧写至Nand Flash中，并选择Nand方式启动，上电，观察串口输出，如下所示：  
![在这里插入图片描述][20200216215655832.gif]

# 实验完整代码 #

Nand实验代码总共由19个源文件构成。

.
    ├── CRT0.S
    ├── Ctype.c
    ├── Ctype.h
    ├── main.c
    ├── Makefile
    ├── myprintf.c
    ├── myprintf.h
    ├── nand.c
    ├── nand.h
    ├── nand.lds
    ├── relocate.c
    ├── s3c2440_soc.h
    ├── sdram.c
    ├── sdram.h
    ├── stdarg.h
    ├── uart.c
    ├── uart.h
    ├── util.c
    └── util.h
    
    0 directories, 19 files

完整代码下载路径如下所示：  
[Nand Flash完整驱动][Nand Flash]

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[20200216215655832.gif]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200216215655832.gif
[Nand Flash]: https://download.csdn.net/download/BakerTheGreat/12162482