如何编写Linux下Nand Flash驱动 - 03 Flash, Linux, 如何, 硬件

samwalton

2.1.14.2.3.如何计算出我们要传入的行地址和列地址
    在介绍具体读取数据的详细流程之前，还要做一件事，那就是，先要搞懂我们要访问的地址，以及这些地址，如何分解后，一点点传入进去，使得硬件能识别才行。
    此处还是以K9K8G08U0A为例，此Nand Flash，一共有8192个块，每个块内有64页，每个页是2K+64 Bytes，假设，我们要访问其中的第7000个块中的第25页中的1208字节处的地址，此时，我们就要先把具体的地址算出来：
    物理地址
    =块大小×块号+页大小×页号+页内地址
    =7000×128K+64×2K+1208
    =0x36B204B8,
    接下来，我们就看看，怎么才能把这个实际的物理地址，转化为Nand Flash所要求的格式。
    在解释地址组成之前，先要来看看其datasheet中关于地址周期的介绍：
    3阶段，我们可以看出，此Nand Flash地址周期共有5个，2个列（Column）周期，3个行（Row）周期。而对于对应地，我们可以看出，实际上，列地址A0~A10，就是页内地址，地址范围是从0到2047，而对出的A11，理论上可以表示2048～4095，但是实际上，我们最多也只用到了2048～2011，用于表示页内的oob区域，其大小是64字节。
    对应地，A12～A30，称作页号，页的号码，可以定位到具体是哪一个页。而其中，A18～A30，表示对应的块号，即属于哪个块。
    简单解释完了地址组成，那么就很容易分析上面例子中的地址了：
    0x36B204B8 = 0011 0110 1011 0010 0000 0100 1011 1000，分别分配到5个地址周期就是：
    1st 周期，A7～A0        ：1011 1000 = 0x B8
    2nd周期，A11～A8       ：0000 0100 = 0x04
    3rd周期，A19～A12     ：0010 0000 = 0x20
    4th周期，A27～A20     ：0110 1011 = 0x6B
    5th周期，A30～A28     ：0000 0011 = 0x03
    注意，与之对应的，*L，意思是地电平，由于未用到那些位，datasheet中强制要求设为0，所以，才有上面的2nd周期中的高4位是0000.其他的A30之后的位也是类似原理，都是0。
    因此，接下来要介绍的，我们要访问第7000个块中的第25页中的1208字节处的话，所要传入的地址就是分5个周期，分别传入两个列地址的：0xB8，0x04，然后再传3个行地址的：0x20，0x6B，0x03，这样硬件才能识别。
    2.1.14.2.4读操作过程的解释
    准备工作终于完了，下面就可以开始解释说明，对于读操作的，上面图中标出来的，1-6个阶段，具体是什么含义。
    操作准备阶段：此处是读（Read）操作，所以，先发一个图5中读命令的第一个阶段的0x00,表示，让硬件先准备一下，接下来的操作是读。
    发送两个周期的列地址。也就是页内地址，表示，我要从一个页的什么位置开始读取数据。
    接下来再传入三个行地址。对应的也就是页号。
    然后再发一个读操作的第二个周期的命令0x30。接下来，就是硬件内部自己的事情了。
    Nand Flash内部硬件逻辑，负责去按照你的要求，根据传入的地址，找到哪个块中的哪个页，然后把整个这一页的数据，都一点点搬运到页缓存中去。而在此期间，你所能做的事，也就只需要去读取状态寄存器，看看对应的位的值，也就是R/B#那一位，是1还是0，0的话，就表示，系统是busy，仍在”忙“（着读取数据），如果是1，就说系统活干完了，忙清了，已经把整个页的数据都搬运到页缓存里去了，你可以接下来读取你要的数据了。
    对于这里。估计有人会问了，这一个页一共2048+64字节，如果我传入的页内地址，就像上面给的1208一类的值，只是想读取1028到2011这部分数据，而不是页开始的0地址整个页的数据，那么内部硬件却读取整个页的数据出来，岂不是很浪费吗？答案是，的确很浪费，效率看起来不高，但是实际就是这么做的，而且本身读取整个页的数据，相对时间并不长，而且读出来之后，内部数据指针会定位到你刚才所制定的1208的那个位置。
    接下来，就是你“窃取“系统忙了半天之后的劳动成果的时候了，呵呵。通过先去Nand Flash的控制器中的数据寄存器中写入你要读取多少个字节（byte）/字（word），然后就可以去Nand Flash的控制器的FIFO中，一点点读取你要的数据了。
    至此，整个Nand Flash的读操作就完成了。
    对于其他操作，可以根据我上面的分析，一点点自己去看datasheet，根据里面的时序图去分析具体的操作过程，然后对照代码，会更加清楚具体是如何实现的。
    2.1.15. Nand Flash的一些高级特性 2.1.15.1.     片选无关（CE don’t-care）技术
    很多Nand flash支持一个叫做CE don’t-care的技术，字面意思就是，不关心是否片选。
    对此也许有人会问了，如果不片选，那还能对其操作吗？答案就是，这个技术，主要用在当时是不需要选中芯片，但是芯片内部却仍可以继续操作的这些情况：在某些应用，比如录音，音频播放等应用中，外部使用的微秒（us）级的时钟周期，此处假设是比较少的2us，在进行读取一页或者对页编程时，是对Nand Flash操作，这样的串行（Serial Access）访问的周期都是20/30/50ns，都是纳秒（ns）级的，此处假设是50ns，当你已经发了对应的读或写的命令之后，接下来只是需要Nand Flash内部去自己操作，将数据读取除了或写入进去到内部的数据寄存器中而已，此处，如果可以把片选取消，CE#是低电平有效，取消片选就是拉高电平，这样会在下一个外部命令发送过来之前，即微秒量级的时间里面，即2us－50ns≈2us，这段时间的取消片选，可以降低很少的系统功耗，但是多次的操作，就可以在很大程度上降低整体的功耗了。
    总的来说就是：由于某些外部应用所需要的访问Nand Flash的频率比较低，而Nand Flash内部操作速度比较快，所以在针对Nand Flash的读或写操作的大部分时间里面，都是在等待外部命令的输入，同时却选中芯片，产生了多余的功耗，此“不关心片选”技术，就是在Nand Flash的内部的相对快速的操作（读或写）完成之后，就取消片选，以节省系统功耗。待下次外部命令/数据/地址输入来的时候，再选中芯片，即可正常继续操作了。这样，整体上，就可以大大降低系统功耗了。
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