NAND Flash的驱动程序设计（2） 程序设计, Flash

yuyang911220

参数说明：block，块号；page，页号；buffer，指向内存中待写入NAND Flash中的数据起始位置；返回值0，写错误，返回值1，写成功。
　　static int NF_WritePage(unsigned int block, unsigned int page, unsigned char *buffer){
　　NF_RSTECC(); /* 初始化 ECC */
　　NF_nFCE_L(); /* 片选NAND Flash芯片*/
　　NF_CMD(0x0); /* 从A区开始写 */
　　NF_CMD(0x80); /* 写第一条命令 *//* A0~A7(列地址) */
　　NF_ADDR(0);/* A9A16(页地址) */
　　NF_ADDR(blockPage&0xff);/* A17A24(页地址) */
　　NF_ADDR((blockPage>>8)&0xff); /* A25(页地址) */
　　NF_ADDR((blockPage>>16)&0xff);/* 写页为512B到NAND Flash芯片 */
　　WRDATA(); /*OOB一共16字节，每一个字节存放什么由程序员自己定义, 在Byte0 Byte2存ECC检验码，Byte6 存放坏块标志*/
　　WRDATA(); /* 写该页的OOB数据块 */
　　CMD(0x10); /* 结束写命令 */
　　WAITRB();/* 等待NAND Flash处于准备状态 *//* 发送读状态命令给NAND Flash */
　　CMD(0x70);
　　if (RDDATA()&0x1) { /*如果写有错, 则标示为坏块,取消NAND Flash 选中*/
　　MarkBadBlock(block);
　　return 0;
　　} else { /* 正常退出， 取消NAND Flash 选中*/
　　return 1;}
　　2.3 NAND Flash Erase
　　功能：块擦除命令。
　　命令代码：首先写入60h进入擦写模式，然后输入块地址，接下来写入D0h, 表示擦写结束。
　　参数说明：block，块号；返回值0，擦除错误（若是坏块直接返回0；若擦除出现错误则标记为坏块然后返回0），返回值1，成功擦除。
　　static int NF_EraseBlock(unsigned int block){/* 如果该块是坏块, 则返回 */
　　if(NF_IsBadBlock(block)) return 0;
　　NF_nFCE_L(); /* 片选NAND Flash芯片*/
　　NF_CMD(0x60); /* 设置擦写模式 *//* A9A16(Page Address) , 是基于块擦除*/
　　NF_ADDR(blockPage&0xff);
　　NF_ADDR((blockPage>>8)&0xff); /* A25(Page Address) */
　　NF_ADDR((blockPage>>16)&0xff); NF_CMD(0xd0); WAITRB();CMD(0x70);
　　if(RDDATA()&0x1){/*如有错,标为坏块,取消Flash选中*/
　　MarkBadBlock(block);
　　return 0;
　　} else { /* 退出， 取消Flash 选中*/
　　return 1;}
　　3 ECC校检原理与实现
　　由于NAND Flash的工艺不能保证NAND的Memory Array在其生命周期中保持性能可靠，因此在NAND的生产及使用过程中会产生坏块。为了检测数据的可靠性，在应用NAND Flash的系统中一般都会采用一定的坏区管理策略，而管理坏区的前提是能比较可靠地进行坏区检测。如果操作时序和电路稳定性不存在问题的话，NAND Flash出错的时候一般不会造成整个块或是页不能读取或全部出错，而是整个页（例如512字节）中只有一位或几位出错。对数据的校验常用的有奇偶校验、CRC校验等，而在NAND Flash处理中，一般使用一种专用的校验——ECC。ECC能纠正单位错误和检测双位错误，而且计算速度很快，但对1位以上的错误无法纠正，对2位以上的错误不保证能检测。ECC一般每256字节原始数据生成3字节ECC校验数据，这3字节共24位分成两部分：6位的列校验和16位的行校验，多余的2位置1，如表1所列。

　　表1 校检数据组成
　　首先介绍ECC的列校检。ECC的列校验和生成规则如图4所示，“^”表示“位异或”操作。由于篇幅关系，行校检不作介绍，感兴趣的读者可以参考芯片datasheet，在三星公司网站可以免费下载。

　　图4 列校验和生成规则
　　数学表达式为：

　　当向NAND Flash的页中写入数据时，每256字节生成一个ECC校验和，称之为原ECC校验和，保存到页的OOB数据区中。当从NAND Flash中读取数据时，每256字节生成一个ECC校验和，称之为新ECC校验和。校验的时候，根据上述ECC生成原理不难推断：将从OOB区中读出的原ECC校验和与新ECC校验和按位异或，若结果为0，则表示无错（或者出现了 ECC无法检测的错误）；若3字节异或结果中存在11位为1，表示存在一个位错误，且可纠正；若3个字节异或结果中只存在1位为1，表示 OOB区出错；其他情况均表示出现了无法纠正的错误。
　　4 UBOOT下功能验证
　　实现UBOOT对NAND Flash的支持主要是在命令行下实现对NAND Flash的操作。对NAND Flash实现的命令为：nand info、nand device、nand read、nand write、nand erease、nand bad。用到的主要数据结构有：struct nand_flash_dev和struct nand_chip，前者包括主要的芯片型号、存储容量、设备ID、I/O总线宽度等信息，后者是对NAND Flash进行具体操作时用到的信息。由于将驱动移植到UBoot的方法不是本文重点，故不作详细介绍。
　　验证方式：通过TFTP将数据下载到SDRAM中，利用nand read、nand write、nand erease三个命令对NAND Flash进行读、编程、擦写测试。测试结果如表2所列。和datasheet中数据对比，可以得出结论，驱动在系统中运行良好。

　　表2 测试结果
　　结语
　　现在嵌入式系统应用越来越广泛，而存储器件又是嵌入式系统必不可少的一部分，NAND Flash在不超过4 GB容量的需求下，较其他存储器件优势明显。本文所设计的驱动并未基于任何操作系统，可以方便地移植到多种操作系统和Boot Loader下，对于简化嵌入式系统开发有一定的实际意义。