1、结构分析
NAND FLASH以页（page）为单位进行读写，以块(block)为单位进行擦除。
其中，512B用于存放数据，16B用于存放其他信息（包括：块好坏的标记、块的逻辑地址、页内数据的ECC校验和等）。2410处理器针对NAND设备还集成了硬件ECC校验，这将大大提高NAND设备的读写效率。系统在每次读一页后会计算其校验和，并和存储在页内的冗余的16B内的校验和做比较，以此来判断读出的数据是否正确。
NAND FLASH有与页大小相同的页寄存器，用于数据缓存。当读数据时，先从NAND FLASH内存单元把数据读到页寄存器，外部通过访问NAND FLASH I/O端口获得页寄存器中数据（地址自动累加）；当写数据时，外部通过NAND FLASH I/O端口输入的数据首先缓存在页寄存器，写命令发出后才写入到内存单元中。
按照k9f1208的组织方式可以分四类地址： Column Address、halfpage pointer、Page Address 、Block Address。A[0:25]表示数据在64M空间中的地址。
Column Address表示数据在半页中的地址，大小范围0~255，用A[0:7]表示；
halfpage pointer表示半页在整页中的位置，即在0~255空间还是在256~511空间，用A[8]表示；
Page Address表示页在块中的地址，大小范围0~31，用A[13:9]表示；
Block Address表示块在flash中的位置，大小范围0~4095，A[25:14] 表示；
2、NAND设备的软件调试步骤：
设置相关寄存器、NAND 设备的初始化、NAND设备的识别、NAND设备的读擦写（带ECC校验）
NFCONF――配置寄存器
NFCONT――控制寄存器
NFCMD―― 命令设置寄存器
NFADDR――地址设置寄存器
NFDATA――数据寄存器
NFSTAT―― 操作状态寄存器
NFECC―― ECC 寄存器
读操作过程
K9f1208的寻址分为4个cycle。分别是：A[0:7]、A[9:16]、A[17:24]、A[25]。读操作的过程为: 1、发送读取指令；2、发送第1个cycle地址；3、发送第2个cycle地址；4、发送第3个cycle地址；5、发送第4个cycle地址；6、读取数据至页末。K9f1208提供了两个读指令，‘0x00’、‘0x01’。这两个指令区别在于‘0x00’可以将A[8]置为0，选中上半页；而‘0x01’可以将A[8]置为1，选中下半页。虽然读写过程可以不从页边界开始，但在正式场合下还是建议从页边界开始读写至页结束。
写操作过程
写操作的过程为: 1、发送写开始指令；2、发送第1个cycle地址；3、发送第2个cycle地址；4、发送第3个cycle地址；5、发送第4个cycle地址；6、写入数据至页末；7、发送写结束指令
3、存储检查
需要ECC（Error Corection Code）校验，坏块标注、地址映射等一系列的技术手段来达到可靠存储目的。
SSFDC软件规范中，详细定义了如何利用NAND设备每个页中的冗余信息来实现上述功能。这个软件规范中，很重要的一个概念就是块的逻辑地址，它将在物理上可能不连续、不可靠的空间分配编号，为他们在逻辑空间上给系统文件提供一个连续可靠的存储空间。表1给出了SSFDC规范中逻辑地址的标注方法。在系统初始化的时候，驱动程序先将所有的块扫描一遍，读出他们所对应的逻辑地址，并把逻辑地址和虚拟地址的映射表建好。系统运行时，驱动程序通过查询映射表，找到需要访问的逻辑地址所对应的物理地址然后进行数据读写。
表1 冗余字节定义
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字节序号
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内容
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字节序号
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内容
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512
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用户定义数据
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520
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后256BECC校验和
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513
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521
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514
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522
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515
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523
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块逻辑地址
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516
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数据状态
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524
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517
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块状态
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525
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前256BECC校验和
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518
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块逻辑地址1
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526
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519
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527
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表2给出了块逻辑地址的存放格式，LA表示逻辑地址，P代表偶校验位。逻辑地址只有10bit，代表只有1024bit的寻址空间。而SSFDC规范将NAND设备分成了多个zone，每个zone 内有1024块，但这物理上的1024块映射到逻辑空间只有1000块，其他的24块就作为备份使用，当有坏块存在时，就可以以备份块将其替换。
表2 逻辑地址格式
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D7
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D6
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D5
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D4
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D3
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D2
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D1
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D0
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0
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0
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0
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1
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0
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LA9
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LA8
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LA7
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第518 523字节
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LA6
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LA5
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LA4
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LA3
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LA2
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LA1
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LA0
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P
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第519 524字节
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有了以上的软件规范，就可以对NAND设备写出较标准的ECC校验，并可以编写检测坏块、标记坏块、建立物理地址和逻辑地址的映射表的程序了。
static int NF_IsBadBlock(U32 block) //检测坏块
{
int i;
unsigned int blockPage;
U8 data;
blockPage=(block<<5); // For 2'nd cycle I/O[7:5]
NF_nFCE_L();
NF_CMD(0x50); // Spare array read command
// Read the mark of bad block in spare array(M addr="5")
NF_ADDR(517&0xf);
NF_ADDR(blockPage&0xff); // The mark of bad block is in 0 page
NF_ADDR((blockPage>>8)&0xff); // For block number A[24:17]
NF_ADDR((blockPage>>16)&0xff); // For block number A[25]
for(i=0;i<10;i++); // wait tWB(100ns) //?????
NF_WAITRB(); // Wait tR(max 12us)
data=NF_RDDATA();
NF_nFCE_H();
if(data!=0xff)
{
Uart_Printf("[block %d has been marked as a bad block(%x)]\n",block,data);
return 1;
}
else
{
return 0;
}
}
static int NF_MarkBadBlock(U32 block) //标记坏块
{
int i;
U32 blockPage=(block<<5);
seBuf[0]=0xff;
seBuf[1]=0xff;
seBuf[2]=0xff;
seBuf[5]=0x44; // Bad blcok mark="0
NF_nFCE_L();
NF_CMD(0x50);
NF_CMD(0x80); // Write 1st command
NF_ADDR(0x0); // The mark of bad block is
NF_ADDR (blockPage&0xff); // marked 5th spare array
NF_ADDR((blockPage>>8)&0xff); // in the 1st page.
NF_ADDR((blockPage>>16)&0xff);
for(i=0;i<16;i++)
{
NF_WRDATA(seBuf[i]); // Write spare array
}
NF_CMD(0x10); // Write 2nd command
for(i=0;i<10;i++); //tWB = 100ns. //
NF_WAITRB(); // Wait tPROG(200~500us)
NF_CMD(0x70);
for(i=0;i<3;i++); //twhr=60ns///
if (NF_RDDATA()&0x1) // Spare arrray write error
{
NF_nFCE_H();
Uart_Printf("[Program error is occurred but ignored]\n");
}
else
{
NF_nFCE_H();
}
Uart_Printf("[block #%d is marked as a bad block]\n",block);
return 1;
}
//建立物理地址到逻辑地址的映射表
int search_logic_block(void)
{
unsigned int block,i,blockPage,logic_no,zone,zone_i;
U8 SE[16];
for(i=0;i<BLOCK_NR;i++) //初始化全局变量
lg2ph[i]=space_block[i]=0xffff;
logic_number=0;
space_nr=0;
NF_nFCE_L();
zone=BLOCK_NR/1024; //确定NAND设备中zone的个数
for(zone_i=0;zone_i<zone;zone_i++)
{
//搜索每个zone 内逻辑地址和物理地址的映射关系
for(block=0;block<1024;block++)
{
blockPage=((block+zone_i*1024)<<BLOCK_ADDRERSS_SHIFT);
NF_WATIRB(); //等待R/B#信号有效读取每个block内部
第0个Page 内冗余的16个字节
NF_CMD(0x50);
NF_ADDR(0); // Column 0
NF_ADDR(blockPage&0xff);
NF_ADDR((blockPage>>8)&0xff); // Block & page num.
NF_ADDR((blockPage>>16)&0xff);
NF_WATIRB(); //等待R/B#信号有效
for(i=0;i<16;i++)
se[i]=NF_RDDATA(); // Write spare array
NF_WATIRB();
if(se[5]!=0xff) //检测是否存在坏块
printk("\n\rphysic block %d is bad block\n\r",block);
else if(se[7]!=se[12])
printk("block address1:%d!=block address2 %d\n\r",se[7],se[12]);
else if(se[6]0xf8)==0x10)
{
//计算该block对应的逻辑地址
logic_no=((0x7&se[6])<<7)+(se[7]>>1)+zone_i*1000;
if(lg2ph[logic_no]!=0xffff) //说明有2个block拥有相同的逻辑地址
printk("physical block %d and block %d have the same logic number %d\n",lg2ph[logic_no],block,logic_no);
else lg2ph[logic_no]=block; //将该block的逻辑地址关系记入lg2ph表
logic_number++;
}
else if(se[7]==0xff) //说明该block尚未编号
{space_block[space_nr]=block;
space_nr++;
}
}
}
printk("there are totally %d logic blocks\n\r",logic_number);
NF_nFCE_H();
return logic_number;
}
这段代码的主要作用就是产生数组lg2ph[],这个数组的含义就是“块物理地址=lg2ph[逻辑地址]”。
(2008-09-12 20:48:37)
