如何编写Linux下Nand Flash驱动 - 02 Flash, Linux, 如何, 型号

samwalton

对于不同厂家的不同型号的Nand Flash 的基本操作，即读页数据Read Page，写页数据（对页进行编程）Page Program，擦除整个块的数据Erase Block等操作，所用的命令都是一样的，但是针对一些Nand Flash的高级的一些特性，比如交错页编程（Interleave Page Program），多片同时编程（Simultaneously Program Multi Plane）等，所用的命令，未必一样，不过对于同一厂家的Nand Flash的芯片，那一般来说，都是统一的。
关于一些常见的操作，比如读一个页的Read操作和写一个页的Page Program，下面开始更深入的介绍。
2.1.14.1. 页编程（Page Program）注意事项
Nand flash的写操作叫做编程Program，编程，一般情况下，是以页为单位的。
有的Nand Flash，比如K9K8G08U0A，支持部分页编程（Partial Page Program），但是有一些限制：在同一个页内的，连续的部分页的编程，不能超过4次。
一般情况下，都是以页为单位进行编程操作的，很少使用到部分页编程。
关于这个部分页编程，本来是一个页的写操作，却用两个命令或更多的命令去实现，看起来是操作多余，效率不高，但是实际上，有其特殊考虑：
至少对于块擦除来说，开始的命令0x60是擦除设置命令（erase setup comman），然后传入要擦除的块地址，然后再传入擦除确认命令（erase confirm command）0xD0，以开始擦除的操作。
这种完成单个操作要分两步发送命令的设计，即先开始设置，再最后确认的命令方式，是为了避免由于外部由于无意的/未预料而产生的噪音，比如，由于某种噪音，而产生了0x60命令，此时，即使被Nand Flash误认为是擦除操作，但是没有之后的确认操作0xD0，Nand Flash就不会去擦除数据，这样使得数据更安全，不会由于噪音而误操作。
2.1.14.2. 读（Read）操作过程详解
下面以最简单的read操作为例，解释如何理解时序图，以及将时序图中的要求，转化为代码。
解释时序图之前，让我们先要搞清楚，我们要做的事情：
从Nand Flash的某个页Page里面，读取我们要的数据。
要实现此功能，会涉及到几部分的知识，即使我们不太懂Nand Flash的细节，但是通过前面的基本知识的介绍，那么以我们的常识，至少很容易想到的就是，需要用到哪些命令，怎么发这些命令，怎么计算所需要的地址，怎么读取我们要的数据等等。
下面就一步步的解释，需要做什么，以及如何去做：
2.1.14.2.1. 需要使用何种命令
首先，是要了解，对于读取数据，要用什么命令：
根据前面关于Nand Flash的命令集合介绍，我们知道，要读取数据，要用到Read命令，该命令需要2个周期，第一个周期发0x00，第二个周期发0x30。
2.1.14.2.2. 发送命令前的准备工作以及时序图各个信号的具体含义
知道了用何命令后，再去了解如何发送这些命令。
【小常识】
在开始解释前，关于”使能”这个词要罗嗦一下，以防有些读者和我以前一样，在听这类词语的时候，属于初次接触，或者接触不多的，就很容易被搞得一头雾水的（虽然该词汇对于某些专业人士说是属于最基本的词汇了，囧）。
使能（Enable），是指使其（某个信号）有效，使其生效的意思，“使其”“能够”怎么怎么样……比如，上面图中的CLE线号，是高电平有效，如果此时将其设为高电平，我们就叫做，将CLE使能，也就是使其生效的意思。
图表 10 Nand Flash数据读取操作的时序图
注：此图来自三星的型号K9K8G08U0A的Nand Flash的数据手册（datasheet）。
我们来一起看看，我在图6中的特意标注的①边上的黄色竖线。
黄色竖线所处的时刻，是在发送读操作的第一个周期的命令0x00之前的那一刻。
让我们看看，在那一刻，其所穿过好几行都对应什么值，以及进一步理解，为何要那个值。
（1）黄色竖线穿过的第一行，是CLE。还记得前面介绍命令所存使能（CLE）那个引脚吧？CLE，将CLE置1，就说明你将要通过I/O复用端口发送进入Nand Flash的，是命令，而不是地址或者其他类型的数据。只有这样将CLE置1，使其有效，才能去通知了内部硬件逻辑，你接下来将收到的是命令，内部硬件逻辑，才会将受到的命令，放到命令寄存器中，才能实现后面正确的操作，否则，不去将CLE置1使其有效，硬件会无所适从，不知道你传入的到底是数据还是命令了。
（2）而第二行，是CE#，那一刻的值是0。这个道理很简单，你既然要向Nand Flash发命令，那么先要选中它，所以，要保证CE#为低电平，使其有效，也就是片选有效。
（3）第三行是WE#，意思是写使能。因为接下来是往Nand Flash里面写命令，所以，要使得WE#有效，所以设为低电平。
（4）第四行，是ALE是低电平，而ALE是高电平有效，此时意思就是使其无效。而对应地，前面介绍的，使CLE有效，因为将要数据的是命令（此时是发送图示所示的读命令第二周期的0x30），而不是地址。如果在其他某些场合，比如接下来的要输入地址的时候，就要使其有效，而使CLE无效了。
（5）第五行，RE#，此时是高电平，无效。可以看到，知道后面低6阶段，才变成低电平，才有效，因为那时候，要发生读取命令，去读取数据。
（6）第六行，就是我们重点要介绍的，复用的输入输出I/O端口了，此刻，还没有输入数据，接下来，在不同的阶段，会输入或输出不同的数据/地址。
（7）第七行，R/B#,高电平，表示R（Ready）/就绪，因为到了后面的第5阶段，硬件内部，在第四阶段，接受了外界的读取命令后，把该页的数据一点点送到页寄存器中，这段时间，属于系统在忙着干活，属于忙的阶段，所以，R/B#才变成低，表示Busy忙的状态的。
介绍了时刻①的各个信号的值，以及为何是这个值之后，相信，后面的各个时刻，对应的不同信号的各个值，大家就会自己慢慢分析了，也就容易理解具体的操作顺序和原理了。