所谓Flash,是内存(Memory)的一种,但兼有RAM和ROM 的优点,是一种可在系统(In-System)进行电擦写,掉电后信息不丢失的存储器,同时它的高集成度和低成本使它成为市场主流。 Flash 芯片是由内部成千上万个存储单元组成的,每个单元存储一个bit。具有低功耗、大容量、擦写速度快、可整片或分扇区在系统编程(烧写)、擦除等特点,并且可由内部嵌入的算法完成对芯片的操作,因而在各种嵌入式系统中得到了广泛的应用。 作为一种非易失性存储器,Flash在系统中通常用于存放程序代码、常量表以及一些在系统掉电后需要保存的用户数据等。 常用的Flash为8位或16位的数据宽度,编程电压为单3.3V。主要的生产厂商为INTEL、ATMEL、AMD、HYUNDAI等。Flash 技术根据不同的应用场合也分为不同的发展方向,有擅长存储代码的NOR Flash和擅长存储数据的NAND Flash。一下对NOR Flash和NAND Flash的技术分别作了相应的介绍。 一.NOR Flash 1. 市场介绍 随着技术的发展,愈来愈多的电子产品需要更多的智能化,这也对这些产品的程序存储提出了更高的要求。Flash 作为一种低成本、高集成度的存储技术在电子产品领域的应用非常广泛。今天90%的PC、超过90%的手机、超过50%的Modem,都是用了Flash,如今Flash市场规模已经超过了100亿美元。 如此巨大的市场规模,也导致市场上的Flash 品牌层出不穷。在NOR Flash市场中,Intel公司是非常重要的一家生产厂商。Intel公司生产的Flash芯片多年来占据着市场的很大份额,而它的芯片封装形式和接口也成为业界标准,从而为不同品牌的Flash带来了兼容的方便。 2. NOR Flash 的硬件设计和调试 首先,Flash 要通过系统总线接在处理器上,即保持一个高速的数据交换的通道。那么就必须了解一下Flash在系统总线上的基本操作。 1) 先了解一下处理器存储空间BANK的概念。以32位处理器S3C2410为例,理论上可以寻址的空间为4GB,但其中有3GB的空间都预留给处理器内部的寄存器和其他设备了,留给外部可寻址的空间只有1GB,也就是0X00000000~0X3fffffff,总共应该有30根地址线。这1GB的空间,2410处理器又根据所支持的设备的特点将它分为了8份,每份空间有128MB,这每一份的空间又称为一个BANK。为方便操作,2410独立地给了每个BANK一个片选信号(nGCS7~nGCS0)。其实这8个片选信号可以看作是2410处理器内部30根地址线的最高三位所做的地址译码的结果。正因为这3根地址线所代表的地址信息已经由8个片选信号来传递了,因此2410处理器最后输出的实际地址线就只有A26~A0(如下图1) 图1 2410内存BANK示意图 2)以图2(带nWAIT信号)为例,描述一下处理器的总线的读操作过程,来说明Flash整体读、写的流程。第一个时钟周期开始,系统地址总线给出需要访问的存储空间地址,经过Tacs时间后,片选信号也相应给出(锁存当前地址线上地址信息),再经过Tcso时间后,处理器给出当前操作是读(nOE为低)还是写(new为低),并在Tacc时间内将数据数据准备好放之总线上,Tacc时间后(并查看nWAIT信号,为低则延长本次总线操作),nOE 拉高,锁存数据线数据。这样一个总线操作就基本完成 图2 带nWAIT 信号的总线读操作 3)NOR Flash的接口设计(现代的29LV160芯片) 29LV160存储容量为8M字节,工作电压为3.3V,采用56脚TSOP封装或48脚FBGA封装,16位数据宽度。29LV160仅需单3.3V电压即可完成在系统的编程与擦除操作,通过对其内部的命令寄存器写入标准的命令序列,可对Flash进行编程(烧写)、整片擦除、按扇区擦除以及其他操作。引脚信号描述和接口电路分别如图3和图4所示。 图3 29LV160引脚信号描述 图4 FLASH(29LV160)接口电路 可以从信号引脚图3和总线操作图2看出,NOR Flash的接口和系统总线接口完全匹配,可以很容易地接到系统总线上。 3. NOR Flash的软件设计 Flash 的命令很多,但常用到的命令就3种:识别、擦除、编程命令。以下就对3种命令作分别的简要介绍: 1) NOR Flash的识别 29lv160_CheckId() { U8 tmp; U16 manId,devId; int i; _RESET(); _WR(0x555,0xaa); _WR(0x2aa,0x55); _WR(0x555,0x90); manId=_RD(0x0); devId=_RD(0x1); _RESET(); printf("Manufacture ID(0x22C4)=%4x, Device ID(0x2249)=%4x\n",manId,devId); if(manId == 0x22C4 && devId == 0x2249) return 1; else return 0; } NOR Flash 的识别程序由四个读写周期就可以完成,在Flash的相关命令表中可以查到相应ID识别的命令。 2) NOR Flash的擦除 要对NOR Flash进行写操作,就一定要先进性擦除操作。NOR Flash 的擦除都是以块(sector)为单位进行的,但是每一种型号的Flash的sector的大小不同,即使在同一片的Flash内,,不同sector的大小也是不完全一样的。 void 29lv160db_EraseSector(int targetAddr) { printf("Sector Erase is started!\n"); _RESET(); _WR(0x555,0xaa); _WR(0x2aa,0x55); _WR(0x555,0x80); _WR(0x555,0xaa); _WR(0x2aa,0x55); _WR(BADDR2WADDR(targetAddr),0x30); return _WAIT(BADDR2WADDR(targetAddr); } 图5 Erase Operation /************** 如上图5所示,擦除操作时还要有一个关键的操作擦除查询算法,即等待Flash擦除的过程,并返回擦除是否成功的结果。算法如右图6所示 ****************/ Int _WAIT(void) { unsigned int state,flashStatus,old; old=_RD(BADDR2WADDR(0x0)); while(1) { flashStatus=_RD(BADDR2WADDR(0x0)); if( (old&0x40) == (flashStatus&0x40) ) break; if( flashStatus&0x20 ) { //printf("[DQ5=1:%x]\n",flashStatus); old=_RD(BADDR2WADDR(0x0)); flashStatus=_RD(BADDR2WADDR(0x0)); if( (old&0x40) == (flashStatus&0x40) ) return 0; else return 1; } //printf("."); old=flashStatus; } //printf("!\n"); return 1; } 图6 Toggle Bit Algorithm 以上的方法为查询数据线上的一个特定位Toggle位。此外还有2种检测方法,一种为提供额外的Busy信号,处理器通过不断查询Busy信号来得知Flash的擦除操作是否完成,一般较少应用;一种为查询Polling位。 3) NOR Flash 的编程操作 int 29lv160db_ProgFlash(U32 realAddr,U16 data) { _WR(0x555,0xaa); _WR(0x2aa,0x55); _WR(0x555,0xa0); _WR(BADDR2WADDR(realAddr),data); return _WAIT(BADDR2WADDR(realAddr); } 对擦除过的Flash进行编程比较简单,但仍然用到以上提到的查询算法,速度比较慢,一般为20uS,最长的达到500uS 。 二.NAND FLASH NAND FLASH 在对大容量的数据存储需要中日益发展,到现今,所有的数码相机、多数MP3播放器、各种类型的U盘、很多PDA里面都有NAND FLASH的身影。 1. Flash的简介 NOR Flash: u 程序和数据可存放在同一片芯片上,拥有独立的数据总线和地址总线,能快速随机地读取,允许系统直接从Flash中读取代码执行,而无需先将代码下载至RAM中再执行 u 可以单字节或单字编程,但不能单字节擦除,必须以块为单位或对整片执行擦除操作,在对存储器进行编程之前需要对块或整片进行预编程和擦除操作。 NAND FLASH u 以页为单位进行读写操作,1页为256B或512B;以块为单位进行擦除操作,1块为4KB、8KB或16KB。具有快编程和快擦除的功能 u 数据、地址采用同一总线,实现串行读取。随机读取速度慢且不能按字节随机编程 u 芯片尺寸小,引脚少,是位成本(bit cost)最低的固态存储器 u 芯片存储位错误率较高,推荐使用 ECC校验,并包含有冗余块,其数目大概占1%,当某个存储块发生错误后可以进行标注,并以冗余块代替 u Samsung、TOSHIBA和Fujistu三家公司支持采用NAND技术NAND Flash。目前,Samsung公司推出的最大存储容量可达8Gbit。NAND 主要作为SmartMedia卡、Compact Flash卡、PCMCIA ATA卡、固态盘的存储介质,并正成为Flash磁盘技术的核心。 2. NAND FLASH 和NOR FLASH 的比较 1) 性能比较 flash闪存是非易失存储器,可以对称为块的存储器单元块进行擦写和再编程。任何flash器件的写入操作只能在空或已擦除的单元内进行,所以大多数情况下,在进行写入操作之前必须先执行擦除。NAND器件执行擦除操作是十分简单的,而NOR则要求在进行擦除前先要将目标块内所有的位都写为0。 由于擦除NOR器件时是以64~128KB的块进行的,执行一个写入/擦除操作的时间为5s,与此相反,擦除NAND器件是以8~32KB的块进行的,执行相同的操作最多只需要4ms。 执行擦除时块尺寸的不同进一步拉大了NOR和NADN之间的性能差距,统计表明,对于给定的一套写入操作(尤其是更新小文件时),更多的擦除操作必须在基于NOR的单元中进行。这样,当选择存储解决方案时,设计师必须权衡以下的各项因素。 ● NOR的读速度比NAND稍快一些。 ● NAND的写入速度比NOR快很多。 ● NAND的4ms擦除速度远比NOR的5s快。 ● 大多数写入操作需要先进行擦除操作。 ● NAND的擦除单元更小,相应的擦除电路更少。 2) 接口差别 NOR flash带有SRAM接口,有足够的地址引脚来寻址,可以很容易地存取其内部的每一个字节。 NAND器件使用复杂的I/O口来串行地存取数据,共用8位总线(各个产品或厂商的方法可能各不相同)。8个引脚用来传送控制、地址和数据信息。NAND读和写操作采用512字节的页和32KB的块为单位,这一点有点像硬盘管理此类操作,很自然地,基于NAND的存储器就可以取代硬盘或其他块设备。 3) 容量和成本 NAND flash的单元尺寸几乎是NOR器件的一半,由于生产过程更为简单,NAND结构可以在给定的模具尺寸内提供更高的容量,也就相应地降低了价格,大概只有NOR的十分之一。 NOR flash占据了容量为1~16MB闪存市场的大部分,而NAND flash只是用在8~128MB的产品当中,这也说明NOR主要应用在代码存储介质中,NAND适合于数据存储,NAND在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards和MMC存储卡市场上所占份额最大。 4) 可靠性和耐用性 采用flahs介质时一个需要重点考虑的问题是可靠性。对于需要扩展MTBF的系统来说,Flash是非常合适的存储方案。可以从寿命(耐用性)、位交换和坏块处理三个方面来比较NOR和NAND的可靠性。 在NAND闪存中每个块的最大擦写次数是一百万次,而NOR的擦写次数是十万次。NAND存储器除了具有10比1的块擦除周期优势,典型的NAND块尺寸要比NOR器件小8倍,每个NAND存储器块在给定的时间内的删除次数要少一些。 5) 位交换(错误率) 所有flash器件都受位交换现象的困扰。在某些情况下(很少见,NAND发生的次数要比NOR多),一个比特位会发生反转或被报告反转了。一位的变化可能不很明显,但是如果发生在一个关键文件上,这个小小的故障可能导致系统停机。如果只是报告有问题,多读几次就可能解决了。当然,如果这个位真的改变了,就必须采用错误探测/错误更正(EDC/ECC)算法。位反转的问题更多见于NAND闪存,NAND的供应商建议使用NAND闪存的时候,同时使用EDC/ECC算法。 这个问题对于用NAND存储多媒体信息时倒不是致命的。当然,如果用本地存储设备来存储操作系统、配置文件或其他敏感信息时,必须使用EDC/ECC系统以确保可靠性。 6) 坏块处理 NAND器件中的坏块是随机分布的。以前也曾有过消除坏块的努力,但发现成品率太低,代价太高,根本不划算。NAND器件需要对介质进行初始化扫描以发现坏块,并将坏块标记为不可用。现在的FLSAH一般都提供冗余块来代替坏块如发现某个块的数据发生错误(ECC校验),则将该块标注成坏块,并以冗余块代替。这导致了在NAND Flash 中,一般都需要对坏块进行编号管理,让每一个块都有自己的逻辑地址。 7) 易于使用 可以非常直接地使用基于NOR的闪存,可以像其他存储器那样连接,并可以在上面直接运行代码。由于需要I/O接口,NAND要复杂得多。各种NAND器件的存取方法因厂家而异。在使用NAND器件时,必须先写入驱动程序,才能继续执行其他操作。向NAND器件写入信息需要相当的技巧,因为设计师绝不能向坏块写入,这就意味着在NAND器件上自始至终都必须进行虚拟映射。 8) 软件支持 当讨论软件支持的时候,应该区别基本的读/写/擦操作和高一级的用于磁盘仿真和闪存管理算法的软件,包括性能优化。在NOR器件上运行代码不需要任何的软件支持,在NAND器件上进行同样操作时,通常需要驱动程序,也就是内存技术驱动程序(MTD),NAND和NOR器件在进行写入和擦除操作时都需要MTD。使用NOR器件时所需要的MTD要相对少一些,许多厂商都提供用于NOR器件的更高级软件,这其中包括M-System的TrueFFS驱动,该驱动被Wind River System、Microsoft、QNX Software System、Symbian和Intel等厂商所采用。驱动还用于对DiskOnChip产品进行仿真和NAND闪存的管理,包括纠错、坏块处理和损耗平衡。 在掌上电脑里要使用NAND FLASH 存储数据和程序,但是必须有NOR FLASH来启动。除了SAMSUNG处理器,其他用在掌上电脑的主流处理器还不支持直接由NAND FLASH 启动程序。因此,必须先用一片小的NOR FLASH 启动机器,在把OS等软件从NAND FLASH 载入SDRAM中运行才行。 9) 主要供应商 NOR FLASH的主要供应商是INTEL ,MICRO等厂商,曾经是FLASH的主流产品,但现在被NANDFLASH挤的比较难受。它的优点是可以直接从FLASH中运行程序,但是工艺复杂,价格比较贵。 NAND FLASH的主要供应商是SAMSUNG和东芝,在U盘、各种存储卡、MP3播放器里面的都是这种FLASH,由于工艺上的不同,它比NORFLASH拥有更大存储容量,而且便宜。但也有缺点,就是无法寻址直接运行程序,只能存储数据。另外NAND FLASH非常容易出现坏区,所以需要有校验的算法。 3.NAND Flash的硬件设计 NAND FLASH是采用与非门结构技术的非易失存储器,有8位和16位两种组织形式,下面以8位的NAND FLASH进行讨论。 1) 接口信号 与NOR Flash相比较,其数据线宽度只有8bit,没有地址总线,I/O接口可用于控制命令和地址的输入,也可用于数据的输入和输出,多了CLE和ALE来区分总线上的数据类别。 信号 类型 描述 CLE O 命令锁存使能 ALE O 地址锁存使能 nFCE O NAND Flash片选 NFRE O NAND Flash读使能 nFWE O NAND Flash写使能 NCON I NAND Flash配置 R/nB I NAND Flash Ready/Busy 2) 地址结构 NAND FLASH主要以页(page)为单位进行读写,以块(block)为单位进行擦除。FLASH页的大小和块的大小因不同类型块结构而不同,块结构有两种:小块(图7)和大块(图8),小块NAND FLASH包含32个页,每页512+16字节;大块NAND FLASH包含64页,每页2048+64字节。 图7 小块类型NAND FLASH 图8 大块类型NAND FLASH 其中,512B(或1024B)用于存放数据,16B(64B)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)。NAND设备的随机读取得效率很低,一般以页为单位进行读操作。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。 大块和小块NAND FLASH都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。 3) 接口电路设计(以下以2410和K9F1208U为例) 2410处理器拥有专门针对 NAND设备的接口,可以很方便地和NAND设备对接,如图9所示。虽然NAND设备的接口比较简单,容易接到系统总线上,但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。当没有处理器的ECC支持时,就需要由软件来完成ECC校验,这将消耗大量的CPU资源,使读写速度下降。 图9 S3C2410与NAND FLASH接口电路示意图 3.NAND FLASH 的软件编写和调试 NAND设备的软件调试一般分为以下几个步骤: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 ) NAND设备的操作都是需要通过命令来完成,不同厂家的命令稍有不同,以下一Samsung公司的K9F1208U0M命令表为例介绍NAND设备的软件编写。 表2 K9F1208U0M Command Sets 1) 根据2410寄存器定义如下的命令宏 #define NF_CMD(cmd) {rNFCMD=cmd;} #define NF_ADDR(addr) {rNFADDR=addr;} #define NF_nFCE_L() {rNFCONF&=~(1 #define NF_nFCE_H() {rNFCONF|=(1 #define NF_RSTECC() {rNFCONF|=(1 #define NF_RDDATA() (rNFDATA) #define NF_WRDATA(data) {rNFDATA=data;} #define NF_WAITRB() {while(!(rNFSTAT&(1 //wait tWB and check F_RNB pin. 2) NAND 设备的初始化 static void NF_Init(void) //Flash 初始化 { rNFCONF=(1 //设置NAND设备的相关寄存器 // 1 1 1 1, 1 xxx, r xxx, r xxx // En 512B 4step ECCR nFCE="H" tACLS tWRPH0 tWRPH1 NF_Reset(); } static void NF_Reset(void) //Flash重置 { int i; NF_nFCE_L(); NF_CMD(0xFF); //reset command for(i=0;i //tWB = 100ns NF_WAITRB(); //wait 200~500us; NF_nFCE_H(); } 3) NAND设备的识别 //#define ID_K9F1208U0M 0xec76 static U16 NF_CheckId(void) //Id 辨别 { int i; U16 id; NF_nFCE_L(); NF_CMD(0x90); NF_ADDR(0x0); for(i=0;i //wait tWB(100ns) id=NF_RDDATA() // Maker code(K9F1208U:0xec) id|=NF_RDDATA(); // Devide code(K9F1208U:0x76) NF_nFCE_H(); return id; } 4) NAND 的擦操作 static int NF_EraseBlock(U32 block) { U32 blockPage=(block int i; NF_nFCE_L(); NF_CMD(0x60 [q1] ); // Erase one block 1st command NF_ADDR(blockPage&0xff); // Page number="0" NF_ADDR((blockPage>>8)&0xff); NF_ADDR((blockPage>>16)&0xff); NF_CMD(0xd0 [q2] ); // Erase one blcok 2nd command for(i=0;i //wait tWB(100ns)//?????? NF_WAITRB(); // Wait tBERS max 3ms. NF_CMD(0x70); // Read status command if (NF_RDDATA()&0x1) // Erase error { NF_nFCE_H(); Uart_Printf("[ERASE_ERROR:block#=%d]\n",block); return 0; } else { NF_nFCE_H(); return 1; } } 5) NAND 的读操作 static int NF_ReadPage(U32 block,U32 page,U8 *buffer) //读Flash { int i; unsigned int blockPage; U8 ecc0,ecc1,ecc2; U8 *bufPt=buffer; U8 se[16]; page=page&0x1f; //32页 blockPage=(block //1Bolck包含32页 NF_RSTECC(); // Initialize ECC NF_nFCE_L(); NF_CMD(0x00); // Read command NF_ADDR(0); // Column = 0 NF_ADDR(blockPage&0xff); // NF_ADDR((blockPage>>8)&0xff); // Block & Page num. NF_ADDR((blockPage>>16)&0xff); // for(i=0;i //wait tWB(100ns) NF_WAITRB(); // Wait tR(max 12us) for(i=0;i { *bufPt++=NF_RDDATA(); // Read one page } /************************ECC校验***************************/ ecc0=rNFECC0; //利用2410自带的硬件ECC校验 ecc1=rNFECC1; ecc2=rNFECC2; [q3] for(i=0;i { se=NF_RDDATA(); // Read spare array //读页内冗余的16B } NF_nFCE_H(); if(ecc0==se[0] && ecc1==se[1] && ecc2==se[2]) //未知使用哪一种软件规范? { //比较数据结果是否正确 Uart_Printf("[ECC OK:%x,%x,%x]\n",se[0],se[1],se[2]); return 1; } else { Uart_Printf("[ECC ERROR(RD):read:%x,%x,%x, reg:%x,%x,%x]\n", se[0],se[1],se[2],ecc0,ecc1,ecc2); return 0; } } 6) NAND 的写操作 static int NF_WritePage(U32 block,U32 page,U8 *buffer) //写Flash { int i; U32 blockPage=(block U8 *bufPt=buffer; NF_RSTECC(); // Initialize ECC NF_nFCE_L(); NF_CMD(0x0 [q4] ); //?????\\Read Mode 1 NF_CMD(0x80); // Write 1st command,数据输入 NF_ADDR(0); // Column 0 NF_ADDR(blockPage&0xff); NF_ADDR((blockPage>>8)&0xff); // Block & page num. NF_ADDR((blockPage>>16)&0xff); for(i=0;i { NF_WRDATA(*bufPt++); // Write one page to NFM from buffer } seBuf[0]=rNFECC0; seBuf[1]=rNFECC1; seBuf[2]=rNFECC2; seBuf[5]=0xff; // Marking good block for(i=0;i { NF_WRDATA(seBuf); // Write spare array(ECC and Mark) } [q5] NF_CMD(0x10); // Write 2nd command for(i=0;i //tWB = 100ns. ////?????? NF_WAITRB(); //wait tPROG 200~500us; NF_CMD(0x70); // Read status command for(i=0;i //twhr=60ns if (NF_RDDATA()&0x1) // Page write error { NF_nFCE_H(); Uart_Printf("[PROGRAM_ERROR:block#=%d]\n",block); return 0; } else { NF_nFCE_H(); #if (WRITEVERIFY==1) //return NF_VerifyPage(block,page,pPage); #else return 1; #endif } } 以下讨论一下NAND 设备上所支持的文件系统,大概现在有以下几种: A. JFFS2(没有坏块处理,支持大容量存储的时候需要消耗大量的内存,大量的随机访问降低了NAND设备的读取效率)和YAFFS(速度快,但不支持文件的压缩和解压) B. 支持DiskOnChip设备的TRUEFFS(True Flash File System). TRUEFFS是M-Systems公司为其产品DiskOnChip开发的文件系统,其规范并不开放。 C. 由SSFDC(Solid State Floppy Disk Card)论坛定义的支持SM卡的DOS-FAT。SM卡的DOS-FAT文件系统是由SSFDC论坛定义的,但它必须用在标准的块设备上。 对于大量用在各类存储卡上的NAND 设备而言,他们几乎都采用FAT文件系统,而在嵌入式操作系统下,还没有驱动程序可以直接让NAND设备采用文件系统,就技术角度来说,FAT文件系统不是很适合NAND设备,因为FAT文件系统的文件分区表需要不断地擦写,而NAND设备的只能有限次的擦写。 在上面已经很明显的提到,NAND设备存在坏块,为和上层文件系统接口,NAND设备的驱动程序必须给文件系统提供一个可靠的存储空间,这就需要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3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3 冗余字节定义 字节序号 内容 字节序号 内容 512 用户定义数据 520 后256BECC校验和 513 521 514 522 515 523 块逻辑地址 516 数据状态 524 517 块状态 525 前256BECC校验和 518 块逻辑地址1 526 519 527 表4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4 逻辑地址格式 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 0 1 0 LA9 LA8 LA7 第518 523字节 LA6 LA5 LA4 LA3 LA2 LA1 LA0 P 第519 524字节 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 // For 2'nd cycle I/O[7:5] NF_nFCE_L(); NF_CMD(0x50); // Spare array read command NF_ADDR(517&0xf); // Read the mark of bad block in spare array(M addr="5") [q6] 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 // 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 seBuf[0]=0xff; seBuf[1]=0xff; seBuf[2]=0xff; seBuf[5]=0x44; // Bad blcok mark="0" [q7] 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 { NF_WRDATA(seBuf); // Write spare array } NF_CMD(0x10); // Write 2nd command for(i=0;i //tWB = 100ns. ///??????? NF_WAITRB(); // Wait tPROG(200~500us) NF_CMD(0x70); for(i=0;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; } int search_logic_block(void) //建立物理地址到逻 //辑地址的映射表 { unsigned int block,i,blockPage,logic_no,zone,zone_i; U8 SE[16]; for(i=0;i //初始化全局变量 lg2ph=space_block=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 { //搜索每个zone 内逻辑地址和物理地址的映射关系 for(block=0;block { blockPage=((block+zone_i*1024) NF_WATIRB(); //等待R/B#信号有效 NF_CMD(0x50); // 读取每个block内部第 //0个Page内冗余的16个字节 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 se=NF_RDDATA(); // Write spare array NF_WATIRB(); if(se[5]!=0xff) [q8] //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] [q9] ) printk("block address1:%d!=block address2 %d\n\r",se[7],se[12]); else if((se[6] [q10] &0xf8)==0x10) { //计算该block对应的逻辑地址 logic_no=((0x7&se[6])>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]”。 本文来自ChinaUnix博客,如果查看原文请点:http://blog.chinaunix.net/u2/70744/showart_1161890.html |
嵌入式系统中的FLASH
最新推荐文章于 2025-06-27 21:34:48 发布