韦东山嵌入式Linux学习笔记07--Nandflash

　　常用的flash有两种, Norflash和Nandflash, 前几年市场上的产品比较常见的方案时Norflash和Nandflash搭配使用, 因为norflash比较昂贵,相同的容量norflash要贵上很多,.一般要把运行的程序存放在norflash上面, 数据存放在nandflash上面. 其实我有点纳闷,为什么不直接用一块nandflash就解决了? 但这样设计会有一个好处就是nandflash坏了的话,程序还能跑起来, 可以利用软件去做一些动作,对于排查可能会有好处. 其他的时norflash可以在片上运行程序, 指的是不需要ddr就可以程序就可以运行起来? 有点不懂. 现在一些硬件方案可能只会选用一个EMMC芯片存放程序和数据., 基本不会用nand了,说得nand好像有点过时, 虽然是这样, 了解一下nand方面的知识还是必须的.

jz2440 v3上面用的nandflash是 K9F2G08U0C, 大小为256MB. 一个页的大小为(2k+64)byte,一个块的大小为(128k+4k)byte,这属于大页, 原理图如下:

nand芯片上面没有独立的地址引脚,数据以及地址都是通过8跟I/O引脚完成数据的读写,当然这其中需要按照规定的方法去读写nand里面的数据,比如 需要reset的话, 通过给nand发送命令0xff即可,但是这个命令怎么发出去? 答案是s3c2440帮你完成了这一步动作,只需要你往特定的寄存器里面写0xff就可以达成这个目标. 真的挺方便. 以下是nandflash的命令集:

上面提到的寄存器如下, 我们常用的几个我贴出来了, 一个是NFCMD,就是往这个寄存器写将要发送的命令,  往NFADDR写将要发送的地址, 通过NFDATA可以读写数据, 通过NFSTAT可以查询nand是否处于忙等一些状态.

下面是书上的测试程序:

Makefile

objs := head.o init.o nand.o main.o #依赖于这些文件

nand.bin : $(objs)
    arm-linux-ld -Tnand.lds  -o nand_elf $^  　　　　　　#链接nand.lds  $^表示所有依赖目标的集合, 这里是head.o init.o nand.o main.o
    arm-linux-objcopy -O binary -S nand_elf $@ 　　　　　　#规则中的目标文件集,比如这里的nand.bin
    arm-linux-objdump -D -m arm  nand_elf > nand.dis

%.o:%.c
    arm-linux-gcc -Wall -c -O2 -o $@ $<    #按顺序根据相应的.c文件编译成相应的.o文件

%.o:%.S
    arm-linux-gcc -Wall -c -O2 -o $@ $< #将汇编文件编译成.o文件

clean:
    rm -f  nand.dis nand.bin nand_elf *.o

nand.lds

SECTIONS {
  firtst  	0x00000000 : { head.o init.o nand.o}  //第一段的链接地址0x00000000
  second 	0x30000000 : AT(4096) { main.o }  //main放在第二段中, nand.bin的4096偏移处, 链接地址是0x30000000
}

　head.S

.text
.global _start　　@start标号作为系统启动最开始执行的地方
_start:
                                            @
            ldr     sp, =4096               @调用c函数之前要先设置好栈的位置,因为内部RAM大小为4k,设置在最末端
            bl      disable_watch_dog       @调用c函数,关看门狗
            bl      memsetup                @设置DDR,这样才能去调用它
            bl      nand_init               @同样,也需要初始化nand

                                            @
                                            @
            ldr     r0,     =0x30000000     @作为nand函数的第一个参数
            mov     r1,     #4096           @作为nand函数的第二个参数
            mov     r2,     #2048           @作为nand函数的第三个参数
            bl      nand_read               @将从地址为4096处拷贝大小为2048的数据到地址0x30000000,内存中的一个地址.

            ldr     sp, =0x34000000         @在调用c函数前,需要设置栈的位置
            ldr     lr, =halt_loop          @保存main函数的返回地址
            ldr     pc, =main               @将pc指向main,运行main函数
halt_loop:
            b       halt_loop

　我们先看下nand_init函数

void nand_init(void)
{
#define TACLS   0
#define TWRPH0  3
#define TWRPH1  0
        nand_chip.nand_reset         = s3c2440_nand_reset; //
        nand_chip.wait_idle          = s3c2440_wait_idle; //
        nand_chip.nand_select_chip   = s3c2440_nand_select_chip; //
        nand_chip.nand_deselect_chip = s3c2440_nand_deselect_chip; //
        nand_chip.write_cmd          = s3c2440_write_cmd;//
        nand_chip.write_addr         = s3c2440_write_addr_lp;//
        nand_chip.read_data          = s3c2440_read_data;//

        s3c2440nand->NFCONF = (TACLS<<12)|(TWRPH0<<8)|(TWRPH1<<4);
        s3c2440nand->NFCONT = (1<<4)|(1<<1)|(1<<0);
    }

    nand_reset();//初始化完了,然后复位
}

　　nand_reset函数

static void s3c2440_nand_reset(void)
{
    s3c2440_nand_select_chip();
    s3c2440_write_cmd(0xff);  //写0xff命令代表复位
    s3c2440_wait_idle();
    s3c2440_nand_deselect_chip();
}
/////////////////////////////////////
static void s3c2440_nand_select_chip(void)
{
    int i;
    s3c2440nand->NFCONT &= ~(1<<1); //改位配置成低就选中了芯片
    for(i=0; i<10; i++);    
}  
static void s3c2440_write_cmd(int cmd)//这里的写命令函数其实就是往寄存器NFCMD里面写值
{
    volatile unsigned char *p = (volatile unsigned char *)&s3c2440nand->NFCMD;
    *p = cmd;
}
static void s3c2410_wait_idle(void)
{
    int i;
    volatile unsigned char *p = (volatile unsigned char *)&s3c2410nand->NFSTAT;
    while(!(*p & BUSY)) //当这个寄存器的最低位为0时,表示NANDFLASH存在忙状态,一直等待到nand准备就绪
        for(i=0; i<10; i++);
}
static void s3c2410_nand_deselect_chip(void)//取消选中与选中时一种相反的操作.
{
    s3c2410nand->NFCONF |= (1<<11);
}

　

void nand_read(unsigned char *buf, unsigned long start_addr, int size)
{
    int i, j;

    if ((start_addr & NAND_BLOCK_MASK_LP) || (size & NAND_BLOCK_MASK_LP)) { //NAND_BLOCK_MASK_LP = 2047 这里判断地址或长度不对齐???
        return ;
    }
    nand_select_chip();//选中芯片

    for(i=start_addr; i < (start_addr + size);) {
      write_cmd(0);//先发命令0x00
      /* Write Address */
      write_addr(i);//再发想读的地址
      write_cmd(0x30);	//再发0x30
      wait_idle();//等待空闲
      for(j=0; j < NAND_SECTOR_SIZE_LP; j++, i++) { //NAND_SECTOR_SIZE_LP = 2048//每次都读2k大小吗?
          *buf = read_data();
          buf++;
      }
    }

    nand_deselect_chip();

    return ;
}

static unsigned char s3c2410_read_data(void)
{
    volatile unsigned char *p = (volatile unsigned char *)&s3c2410nand->NFDATA;
    return *p;
}
static void s3c2410_write_addr(unsigned int addr) //因为NAND的大小为256MB,用地址来表示需要28位,地址也需要分5次写进去
{
    int i;
    volatile unsigned char *p = (volatile unsigned char *)&s3c2410nand->NFADDR;
    
    *p = addr & 0xff;
    for(i=0; i<10; i++);
    *p = (addr >> 9) & 0xff;
    for(i=0; i<10; i++);
    *p = (addr >> 17) & 0xff;
    for(i=0; i<10; i++);
    *p = (addr >> 25) & 0xff;
    for(i=0; i<10; i++);
}

　　

通过将读出来的地址写道地址偏移为0x30000000之后的内存处.

最后跳到main函数执行,查看效果可知是否拷贝成功.

总的来说, 都数据分为下面几步:

①选择芯片

②发出读命令

③发出地址

④等待数据就绪

⑤读取数据