Nand flash（三）暫存器及硬體初始化分析
關於NAND Flash
S5PV210的NAND Flash控制器有如下特點：
1) 支援512byte,2k,4k,8k的頁大小
2) 通過各種軟體模式來進行NAND Flash的讀寫擦除等
3) 8bit的匯流排
4) 支援SLC和MCL的NAND Flash
5) 支援1/4/8/12/16bit的ECC
6) 支援以位元組/半字/字為單位訪問資料/ECC暫存器，以字為單位訪問其他暫存器。
注意：在此使用的TQ210的NAND Flash型別為SLC，大小為1G，型號為K9K8G08U0A。所以本章的內容是針對SLC型別的NAND Flash(包括256M/512M/1GB等)，並不適用MLC型別的NAND Flash。
程式例子：（完整程式碼見連結）
程式碼多了nand.c這個檔案，裡面包含了對NAND Flash的相關操作。
/*nand.c*/
<1> NAND Flash初始化函式nand_init()，程式碼如下
void nand_init(void) { // 1. 配置NAND Flash NFCONF = (TACLS<<12)|(TWRPH0<<8)|(TWRPH1<<4)|(0<<3)|(0<<2)|(1<<1)|(0<<0); NFCONT =(0<<18)|(0<<17)|(0<<16)|(0<<10)|(0<<9)|(0<<8)|(0<<7)|(0<<6)|(0x3<<1)|(1<<0); // 2. 配置引腳 MP0_1CON = 0x22333322; MP0_2CON = 0x00002222; MP0_3CON = 0x22222222; // 3. 復位 nand_reset(); }
共3個步驟：
第一步 配置NAND Flash
主要是設定NFCONF和NFCONT兩個暫存器
NFCONF暫存器
AddrCycle = 1，When page size is 2K or 4K, 1 = 5 address cycle，TQ210的NAND Flash的頁大小為2k，所有是5個地址週期(手冊)；
PageSize = 0，When MLCFlash is 0, the value of PageSize is as follows: 0 = 2048 Bytes/page，TQ210使用的是SLC NAND Flash且每頁大小為2k；
MLCFlash = 0，在此使用的是SLC NAND Flash；
TWRPH1/TWRPH0/TACLS是關於訪問時序的設定，需對照NAND Flash晶片手冊設定，這裡不再詳細解釋，分別取TWRPH1=1，TWRPH0=4，TACLS=1；
ECCType0/MsgLength，我們的裸機程式碼沒有使用到ECC，所有不用設定這兩個標誌。
MODE = 1，使能NAND Flash控制器；
Reg_nCE0 = 1,取消片選，需要操作NAND Flash時再發片選；
Reg_nCE1 = 1, 取消片選，需要操作NAND Flash時再發片選；
InitMECC/InitSECC/SECCLock/MECCLock,我們的裸機程式碼不涉及ECC，這4個標誌位隨便設定即可；
RnB_TransMode = 0，Detect rising edge，RnB是NAND Flash的狀態探測引腳，我們使用上升沿觸發；
EnbRnBINT = 0 ，禁止RnB中斷；
EnbIllegalAccINT = 0，禁止Illegal access 中斷 ；
EnbMLCDecInt/EnbMLCEncInt為MCL相關，不用設定；
LOCK = 0，我們沒有用到Soft Lock，所以禁止Soft Lock；
LockTight = 0，我們沒有用到Lock-tight，所有禁止Lock-tight；
MLCEccDirection，MLC相關，可不用設定
第二步 配置引腳
用於NAND Flash相關功能；
第三步 復位
復位函式nand_reset的相關程式碼如下：
static void nand_reset(void)
{
nand_select_chip();
nand_send_cmd(NAND_CMD_RES);
nand_wait_idle();
nand_deselect_chip();
}NAND Flash的復位操作共4個步驟：
1) 發片選，實質就是NFCONT &= ~(1<<1);往NFCONT的bit[1]寫0；
2) 發命令復位命令NAND_CMD_RES (0xff);實質就是NFCMMD = cmd;將命令寫到NFCMMD暫存器；完整的NAND Flash命令資訊見下圖：
3) 等待NAND Flash 就緒；實質就是while( !(NFSTAT & (BUSY<<4)) )，讀NFSTAT的bit[4]檢查NAND Flash是否就緒；
4) 取消片選，實質就是NFCONT |= (1<<1); 往NFCONT的bit[1]寫1；
<2> NAND Flash讀ID函式nand_read_id(),程式碼如下
void nand_read_id(void)
{
nand_id_info nand_id;
// 1. 發片選
nand_select_chip();
// 2. 讀ID
nand_send_cmd(NAND_CMD_READ_ID);
nand_send_addr(0x00);
nand_wait_idle();
nand_id.IDm = nand_read();
nand_id.IDd = nand_read();
nand_id.ID3rd = nand_read();
nand_id.ID4th = nand_read();
nand_id.ID5th = nand_read();
printf("NANDFlash: makercode = %x,devicecode = %x\r\n",nand_id.IDm,nand_id.IDd);
nand_deselect_chip();
}
NAND Flash 讀ID操作
根據上圖，NAND Flash的讀ID操作共4個步驟：
第一步 發片選；
第二步 發讀ID命令NAND_CMD_READ_ID(0x90)；
第三步 發地址0x00；呼叫函式nand_send_addr()；
第四步 等待NAND Flash 就緒；
第五步 讀ID；呼叫了nand_read()函式，實質就是讀NFDATA暫存器；
下面解釋一下函式nand_send_addr()，核心程式碼如下：
nand_send_addr()
{
// 列地址，即頁內地址
col = addr % NAND_PAGE_SIZE;
// 行地址，即頁地址
row = addr / NAND_PAGE_SIZE;
// Column Address A0~A7
NFADDR = col & 0xff;
for(i=0; i<10; i++);
// Column Address A8~A11
NFADDR = (col >> 8) & 0x0f;
for(i=0; i<10; i++);
// Row Address A12~A19
NFADDR = row & 0xff;
for(i=0; i<10; i++);
// Row Address A20~A27
NFADDR = (row >> 8) & 0xff;
for(i=0; i<10; i++);
// Row Address A28~A30
NFADDR = (row >> 16) & 0xff;
for(i=0; i<10; i++);
} 首先根據頁大小來獲取頁地址和頁內偏移地址，然後通過5個週期將地址傳送出去，實質就是寫NFADDR暫存器，具體每個週期如何傳送，查閱NAND Flash晶片手冊可知，見下圖：
傳送地址後，就可以連續讀出5個ID了，其中第一個是MAKDER CODE, 第二個是DEVICE CODE。
<3> NAND Flash擦除函式nand_erase()，核心程式碼如下：
nand_erase()
{
// 獲得row地址，即頁地址
unsigned long row = block_num * NAND_BLOCK_SIZE;
// 1. 發出片選訊號
nand_select_chip();
// 2. 擦除：第一個週期發命令0x60，第二個週期發塊地址，第三個週期發命令0xd0 nand_send_cmd(NAND_CMD_BLOCK_ERASE_1st);
for(i=0; i<10; i++);
// Row Address A12~A19
NFADDR = row & 0xff;
for(i=0; i<10; i++);
// Row Address A20~A27
NFADDR = (row >> 8) & 0xff;
for(i=0; i<10; i++);
// Row Address A28~A30
NFADDR = (row >> 16) & 0xff;
NFSTAT = (NFSTAT)|(1<<4);
nand_send_cmd(NAND_CMD_BLOCK_ERASE_2st);
for(i=0; i<10; i++);
// 3. 等待就緒
nand_wait_idle();
// 4. 讀狀態
unsigned char status = read_nand_status();
}
根據上圖，NAND Flash的擦除操作共6個步驟：
第一步 發片選；
第二步 發擦除命令1 NAND_CMD_BLOCK_ERASE_1(0x60)；
第三步 發頁地址，只需發頁地址；
第四步 發擦除命令2 NAND_CMD_BLOCK_ERASE_2st(0xD0)；
第五步 等待NAND Flash就緒；
第六步 讀狀態，判斷擦除是否成功。若擦除失敗，則列印是壞塊再取消片選；否則直接直接取消片選即可。讀狀態呼叫了函式read_nand_status()，它的實質就是nand_send_cmd(NAND_CMD_READ_STATUS);ch = nand_read();先發讀狀態命令NAND_CMD_READ_STATUS，然後再讀狀態值。
<4> NAND Flash讀函式copy_nand_to_sdram(),從NAND Flash中讀資料到DRAM，核心程式碼如下：
copy_nand_to_sdram()
{
// 1. 發出片選訊號 nand_select_chip();
// 2. 從nand讀資料到sdram，第一週期發命令0x00，第二週期發地址nand_addr,第三個週期發命令0x30，可讀一頁(2k)的資料
while(length)
{
nand_send_cmd(NAND_CMD_READ_1st);
nand_send_addr(nand_addr);
NFSTAT = (NFSTAT)|(1<<4);
nand_send_cmd(NAND_CMD_READ_2st);
nand_wait_idle();
// 列地址，即頁內地址
unsigned long col = nand_addr % NAND_PAGE_SIZE;
i = col;
// 讀一頁資料，每次拷1byte，共拷2048次(2k)，直到長度為length的資料拷貝完畢
for(; i<NAND_PAGE_SIZE && length!=0; i++,length--)
{
*sdram_addr = nand_read();
sdram_addr++; nand_addr++;
}
}
// 3. 讀狀態
unsigned char status = read_nand_status();
}
NAND Flash 讀操作
根據上圖，NAND Flash的讀操作共7個步驟：
第一步 發片選；
第二步 發讀命令1 NAND_CMD_READ_1st(0x00)；
第三步 發地址，呼叫函式nand_send_cmd()，發5個地址週期；
第四步 發讀命令2 NAND_CMD_READ_2st(0xD0)；
第五步 等待NAND Flash就緒；
第六步 從頁內偏移地址開始讀，讀到頁結尾即結束，每次讀1byte；
第七步 讀狀態，判斷是否讀成功。
<5> NAND Flash寫函式copy_sdram_to_nand (),從DRAM寫資料到NAND Flash，核心程式碼如下：
copy_sdram_to_nand()
{
// 1. 發出片選訊號
nand_select_chip();
// 2. 從sdram讀資料到nand，第一週期發命令0x80，第二週期發地址nand_addr,第三個週期寫一頁(2k)資料，第四周期發0x10
while(length)
{
nand_send_cmd(NAND_CMD_WRITE_PAGE_1st);
nand_send_addr(nand_addr);
// 列地址，即頁內地址
unsigned long col = nand_addr % NAND_PAGE_SIZE;
i = col;
// 寫一頁資料，每次拷1byte，共拷2048次(2k)，直到長度為length的資料拷貝完畢
for(; i<NAND_PAGE_SIZE && length!=0; i++,length--)
{
nand_write(*sdram_addr);
sdram_addr++;
nand_addr++;
}
NFSTAT = (NFSTAT)|(1<<4);
nand_send_cmd(NAND_CMD_WRITE_PAGE_2st);
nand_wait_idle();
}
// 3. 讀狀態
unsigned char status = read_nand_status();
}
根據上圖，NAND Flash的寫操作共7個步驟：
第一步 發片選；
第二步 發寫命令1 NAND_CMD_WRITE_PAGE_1st (0x80)；
第三步 發地址地址，呼叫函式nand_send_cmd()，發5個地址週期；
第四步 發讀命令2 NAND_CMD_WRITE_PAGE_2st (0x10)；
第五步 等待NAND Flash就緒；
第六步 從頁內偏移地址開始寫，讀到頁結尾即結束，每次寫1byte；
第七步 讀狀態，判斷是否讀成功。
2. main.c
在main.c中，首先會呼叫nand_init()來初始化NAND Flash，然後列印一個選單,提供4種選擇測試NAND Flash：
讀ID功能(nand_read_id())；
擦除功能(nand_erase())；
讀功能(copy_nand_to_sdram())；
寫功能(copy_sdram_to_nand())；