NAND Flash的驅動程序設計方案

以三星公司K9F2808UOB為例，設計了NAND Flash與S3C2410的接口電路,介紹了NAND Flash在ARM嵌入式系統(tǒng)中的設計與實現(xiàn)方法,并在UBoot上進行了驗證。所設計的驅動易于移植，可簡化嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。

關鍵詞 ARM UBoot NAND Flash K9F2808UOB 驅動程序

引言

　　當前各類嵌入式系統(tǒng)開發(fā)設計中，存儲模塊設計是不可或缺的重要方面。NOR和 NAND是目前市場上兩種主要的非易失閃存技術。NOR Flash存儲器的容量較小、寫入速度較慢，但因其隨機讀取速度快，因此在嵌入式系統(tǒng)中，常用于程序代碼的存儲。與NOR相比,NAND閃存的優(yōu)點是容量大,但其速度較慢,因為它的I/O端口只有8或16個,要完成地址和數(shù)據(jù)的傳輸就必須讓這些信號輪流傳送。NAND型Flash具有極高的單元密度,容量可以比較大,價格相對便宜。

　　本文以三星公司的 K9F2808UOB芯片為例,介紹了NAND Flash的接口電路與驅動的設計方法。文中介紹了開發(fā)NAND Flash驅動基本原理，意在簡化嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程。

1 NAND Flash工作原理

　　S3C2410板的NAND Flash支持由兩部分組成：集成在S3C2410 CPU上的NAND Flash控制器
和NAND Flash存儲芯片。要訪問NAND Flash中的數(shù)據(jù),必須通過NAND Flash控制器發(fā)送命令才能完成。所以, NAND Flash相當于S3C2410的一個外設,并不位于它的內存地址區(qū)。

1.1 芯片內部存儲布局及存儲操作特點

　　一片NAND Flash為一個設備, 其數(shù)據(jù)存儲分層為：1設備=4 096塊；1塊=32頁;1頁=528字節(jié)=數(shù)據(jù)塊大小(512字節(jié))+OOB塊大小(16字節(jié))。在每一頁中，最后16字節(jié)（又稱OOB，Out?of?Band）用于NAND Flash命令執(zhí)行完后設置狀態(tài)用，剩余512字節(jié)又分為前半部分和后半部分。可以通過NAND Flash命令00h/01h/50h分別對前半部、后半部、OOB進行定位，通過NAND Flash內置的指針指向各自的首地址。

　　存儲操作特點有： 擦除操作的最小單位是塊；NAND Flash芯片每一位只能從1變?yōu)?，而不能從0變?yōu)?，所以在對其進行寫入操作之前一定要將相應塊擦除(擦除即是將相應塊的位全部變?yōu)?)；OOB部分的第6字節(jié)(即517字節(jié))標志是否是壞塊，值為FF時不是壞塊，否則為壞塊。除OOB第6字節(jié)外，通常至少把OOB的前3字節(jié)用來存放NAND Flash硬件ECC碼。

1.2 NAND Flash接口電路

　　首先介紹開發(fā)板的硬件設計，圖1為NAND Flash接口電路。其中開關SW的1、2連接時R/B表示準備好/忙，2、3連接時nWAIT可用于增加讀/寫訪問的額外等待周期。在S3C2410處理器中已經(jīng)集成了NAND Flash控制器，圖2為微控制器與NAND Flash連接的方式。

圖1 NAND Flash接口電路

1.3 控制器工作原理

　　NAND Flash控制器在其專用寄存器區(qū)(SFR)地址空間中映射有屬于自己的特殊功能寄存器，就是通過將NAND Flash芯片的內設命令寫到其特殊功能寄存器中，從而實現(xiàn)對NAND Flash芯片讀、檢驗和編程控制。特殊功能寄存器有：NFCONF、NFCMD、NFADDR、NFDATA、NFSTAT、NFECC。