nand读写原理（Flash操作原理及裸机程序分析）

来源：韦东山嵌入式专栏_ARM裸机加强版维基教程

作者：韦东山

本文字数：2299，阅读时长：3分钟

在上节 我们实现了芯片ID的读取，可是那个程序已经超过了4k，我们想把它烧到开发板的话，必须把它烧写到NOR FLASH上去，这节我们来讲解NAND FLASH数据的读取，并且实现超过4k的程序从NAND FLASH启动。

下图为NAND FLASH内部结构图，从图中可以可以知道，一个page含有2k 字节的页数据，和64字节的oob区，后面会介绍页数据和oob区有什么关系。

下图的表格，来说明NAND FLASH内部结构，前面2K(0~2047)表示页数据，后边64字节(2048~2111)表示oob。

问：CPU想读取，第2048个数据，它是哪以一个？

答：是Page1的第0个字节。CPU使用某个地址访问数据的时候，是在页数据空间来寻址的，根本就看不到oob区。

我们知道NAND FLASH 和 NOR FLASH相比有个缺点，NAND FLASH读或写一页数据的时候，可能会发生位反转，里面可能有一位是错误的，为了解决这个问题，引入oob区， 它写页数据的时候，把数据写进页数据的同时会生成一个校验码，把这个校验码写进oob区里面，当读数据的时候，读出1页数据，读取1数据里面有可能有某一位发生错误，它继续读出原来的校验码，使用oob区里面的校验码，来修正页数据里面的数据。从这里我们可以得出一个结论，oob区的存在是为了解决NAND FLASH的缺陷而存在的。

CPU: 只关心数据，不需要看到oob区的校验码(把数据读出来，然后进行校验再把正确的数据返回，就可以了)。CPU想使用某个addr来访问数据的时候，addr是在页数据区间来寻址的，addr根本不会在oob区里面寻址。

为了形象在下面说一个幽默的对话来说明一下CPU和NAND FLASH的功能：

CPU大爷: 小nand啊，你的性能比不上小nor啊，听说你有位反转的毛病

Nand : 是的，大爷，位反转是我天生的毛病，时有时无

CPU大爷: 靠，你说你价格便宜容量大，这不是害我嘛

Nand : 没事，我有偏方，用OOB就可以解决这问题

CPU大爷: 得得得，你那偏方是什么也别告诉我，我只管能读写正确的数据

Nand : 是的，大爷，我这OOB偏方也就我自个私下使用。您就像使用nor一样使唤我就可以了

下面我们开始写程序，想去读NAND FLASH应该怎样操作,下面是nand flash的地址周期。

读NAND FLASH步骤：(从程序的角度来说)，我们需要先发出00命令再发出5个周期的地址，再发出30命令，然后就可以读数据了。比如：我想访问某个地址的数据，需要确定在哪一行page(row)，在哪一列col(0~2047)。从NAND FLASH的地址周期中可以看出来，先发出2个col(列地址)，再发出3个(Row)行地址。 下面是程序的编写：

wait_ready函数等待NAND FLASHh空闲，从上图可以看出当NFSTAT寄存器[0]的值为1时NAND FLASH是空闲的，我们可以通过该位来判断NAND FLASH是否繁忙。代码如下：

void wait_ready(void) { while (!(NFSTAT & 1)); }

nand_read函数为NAND FLASH的读函数，代码如下：

void nand_read(unsigned int addr, unsigned char *buf, unsigned int len) { int i = 0; int page = addr / 2048; int col = addr & (2048 - 1); nand_select(); while (i < len) { /* 发出00h命令 */ nand_cmd(00); /* 发出地址 */ /* col addr */ nand_addr_byte(col & 0xff); nand_addr_byte((col>>8) & 0xff); /* row/page addr */ nand_addr_byte(page & 0xff); nand_addr_byte((page>>8) & 0xff); nand_addr_byte((page>>16) & 0xff); /* 发出30h命令 */ nand_cmd(0x30); /* 等待就绪 */ wait_ready(); /* 读数据 */ for (; (col < 2048) && (i < len); col ) { buf[i ] = nand_data(); } if (i == len) break; col = 0; page ; } nand_deselect(); }

在init.c文件中，加上如下代码，用来判断所使用的FLASH是NOR FLASH还是NAND FLASH。代码如下：

int isBootFromNorFlash(void) { volatile unsigned int *p = (volatile unsigned int *)0; unsigned int val = *p; *p = 0x12345678; if (*p == 0x12345678) { /* 写成功, 对应nand启动 */ *p = val; return 0; } else { return 1; } }

在init.c文件中的copy2sdram函数里面加上如下代码，用来支持NAND FLASH启动，当isBootFromNorFlash函数的返回值为1时，是从NOR FLASH启动，当isBootFromNorFlash函数的返回值为0时，是从NAND FLASH启动。

if (isBootFromNorFlash()) { while (dest < end) { *dest = *src ; } } else { nand_init(); nand_read(src, dest, len); } }

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