NAND Flash读写技术
NANDFlash读写技术
NAND Flash控制器S3C2410板的Nand Flash支持由两部分组成:Nand Flash控制器(集成在S3C2410 CPU)和Nand Flash存储芯片(K9F1208U0B)两部分组成。
当要访问Nand Flash中的数据时,必须通过Nand Flash控制器发送命令才能完成。
所以Nand Flash相当于S3C2410的一个外设,而不位于它的内存地址区.为了支持NAND Flash的启动装载，S3C2410A配置了一个叫Steppingstone的内部SRAM缓冲器。
当系统启动时，NAND Flash存储器的前4KB将被自动加载到Steppingstone中，然后系统自动执行这些载入的启动代码。
一般情况下，这4KB的启动代码需要将NAND Flash中的内容复制到SDRAM中。
使用S3C2410A内部硬件ECC功能可以对NAND Flash的数据进行有效性的检查。
复制完成后，将在SDRAM中执行主程序。
NAND Flash控制其具有以下特性：* NAND Flash模式：支持读/擦除/编程NAND Flash存储器。
* 自动启动模式：复位后，启动代码被传送到Steppingstone中。
传送完毕后，启动代码在Steppingstone 中执行。
* 具备硬件ECC（校验码：Error Correction Code）生成模块（硬件生成校验码，通过软件校验）* NAND Flash启动以后，4KB的内部SRAM缓冲器Steppingstone可以作为其他用途使用。
* NAND Flash控制器不能通过DMA访问，可以使用LDM/STM指令来代替DMA操作。
自启动模式的执行步骤如下：（1）完成复位（2）如果自动启动模式使能，NAND Flash存储器的前4KB自动复制到Steppingstone内部缓冲器；（3）Steppingstone映射到nGCS0；（4）CPU在Steppingstone的4KB内部缓冲器中开始执行启动代码。
NANDFlash硬件读写原理
NAND Flash硬件读写原理导读：Nand Flash 控制器通过将Nand Flash 芯片的内设命令写到其特殊功能寄存器中，从而实现对Nand flash 芯片读、检验和编程控制的。
特殊功能寄存器有：NFCONF 、NFCMD 、NFADDR 、NFDATA 、NFSTAT 、NFECC 。
1.nand接口s3c2440板的Nand Flash模块由两部分组成：Nand Flash控制器(集成在s3c2440)和Nand Flash存储芯片(K9F1208U0B)两大部分组成。
当要访问Nand Flash中的数据时,必须通过Nand Flash控制器发送命令序列才能完成。
所以, Nand Flash相当于s3c2440的一个外设,而不位于它的内存地址区.。
Samsung的K9F1208U0B，数据存储容量为64MB ，采用块页式存储管理。
8 个I/O引脚充当数据、地址、命令的复用端口。
2. 重要芯片引脚功能I/O0-7：复用引脚。
可以通过它向nand flash 芯片输入数据、地址、nand flash 命令以及输出数据和操作状态信息。
CLE(Command Latch Enable): 命令锁存允许ALE(Address Lactch Enable): 地址锁存允许-CE: 芯片选择-RE: 读允许-WE: 写允许-WP: 在写或擦除期间，提供写保护R/-B: 读/忙输出3.芯片内部存储布局一片Nand flash 为一个设备(device), 其数据存储分层为：1设备(Device) = 4096 块(Blocks)1块(Block) = 32 页/ (Pages/rows) ;页与行是相同的意思,叫法不一样1页(Page) = 528 字节(Bytes) = 数据块大小(512Bytes) + OOB 块大小(16Bytes)在每一页中，最后16 个字节（又称OOB）用于Nand Flash 命令执行完后设置状态用，剩余512 个字节又分为前半部分和后半部分。
NAND_FLASH_内存详解与读写寻址方式
NAND FLASH 内存详解与读写寻址方式一、内存详解NAND闪存阵列分为一系列128kB的区块(block)，这些区块是NAND器件中最小的可擦除实体。
擦除一个区块就是把所有的位(bit)设置为"1"(而所有字节(byte)设置为FFh)。
有必要通过编程，将已擦除的位从"1"变为"0"。
最小的编程实体是字节(byte)。
一些NOR闪存能同时执行读写操作(见下图1)。
虽然NAND不能同时执行读写操作，它可以采用称为"映射(shadowing)"的方法，在系统级实现这一点。
这种方法在个人电脑上已经沿用多年，即将BIOS从速率较低的ROM加载到速率较高的RAM上。
NAND的效率较高，是因为NAND串中没有金属触点。
NAND闪存单元的大小比NOR要小(4F2：10F2)的原因，是NOR的每一个单元都需要独立的金属触点。
NAND与硬盘驱动器类似，基于扇区(页)，适合于存储连续的数据，如图片、音频或个人电脑数据。
虽然通过把数据映射到RAM上，能在系统级实现随机存取，但是，这样做需要额外的RAM存储空间。
此外，跟硬盘一样，NAND器件存在坏的扇区，需要纠错码(ECC)来维持数据的完整性。
存储单元面积越小，裸片的面积也就越小。
在这种情况下，NAND就能够为当今的低成本消费市场提供存储容量更大的闪存产品。
NAND闪存用于几乎所有可擦除的存储卡。
NAND的复用接口为所有最新的器件和密度都提供了一种相似的引脚输出。
这种引脚输出使得设计工程师无须改变电路板的硬件设计，就能从更小的密度移植到更大密度的设计上。
NAND与NOR闪存比较NAND闪存的优点在于写(编程)和擦除操作的速率快，而NOR的优点是具有随机存取和对字节执行写(编程)操作的能力(见下图图2)。
NOR的随机存取能力支持直接代码执行(XiP)，而这是嵌入式应用经常需要的一个功能。
nand_flash读写工作原理_概述说明
nand flash读写工作原理概述说明1. 引言1.1 概述NAND Flash是一种非常常见和重要的存储设备，被广泛应用于各种电子产品中。
它的独特设计使得它成为一种高性能、低功耗、擦写可靠且具有较大容量的存储器解决方案。
由于其许多优点，NAND Flash在移动设备、个人电脑、服务器以及其他许多领域都有着广泛的应用。
1.2 文章结构本文将详细介绍NAND Flash的读写工作原理，并探讨其在存储领域中的优势与应用场景。
首先，我们将简要介绍NAND Flash的基本概念和特点，包括其结构和组成部分。
然后，我们将重点讲解NAND Flash进行读操作和写操作时所涉及的工作原理和步骤。
通过对这些原理的详细阐述，读者将能够全面了解NAND Flash如何实现数据的读取和写入。
除此之外，我们还将探讨NAND Flash相对于其他存储设备的优势，并介绍几个典型应用场景。
这些优势包括快速读写速度、低功耗、体积小且轻便、强大的耐久性以及较大的存储容量。
在应用场景方面，我们将重点介绍NAND Flash 在移动设备领域、物联网和服务器等各个行业中的广泛应用。
最后，我们将进行本文的小结，并对NAND Flash未来的发展进行展望。
通过全面了解NAND Flash的工作原理和优势，读者将能够更好地理解其在现代科技领域中的重要性，并对其未来发展趋势有一个清晰的认识。
1.3 目的本文的目的是通过对NAND Flash读写工作原理进行详细说明，使读者能够全面了解NAND Flash是如何实现数据读写操作的。
此外，我们还旨在向读者展示NAND Flash在存储领域中所具有的优势和广泛应用场景，使其意识到这一存储设备在现代科技产业中所扮演的重要角色。
希望通过本文，读者能够加深对NAND Flash技术的理解，并为相关领域或产品的研发与设计提供参考依据。
2. NAND Flash读写工作原理：2.1 NAND Flash简介：NAND Flash是一种非易失性存储器，采用了电子闪存技术。
nand flash 读写流程
nand flash 读写流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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1. 擦除块（Erase Block）。
NANDFLASH读写
NANDFLASH读写NAND FLASH读写HY27UF081G2A:1Gbit (128Mx8bit / 64Mx16bit) NAND Flash Memory设备操作:3.1 Page Read.打开电源之后，芯片默认处于读状态。
也可以在写入4字节地址之后，写入命令00h和30h到命令寄存器，使能读操作。
In two consecutive(连续) read operations, the second one does need 00h command, which four address cycles and 30h command initiates that operation. Second read operation always requires setup command if first read operation was executed(执行) using also random data(随机读取) out command.Two types of operations are available: random read. The random read mode is enabled when the page address is changed. The 2112 bytes (X8 device) or 1056 words (X16 device) of data within the selected page are transferred to the data registers in less than 25us(tR). The system controller(控制器) may detect(检测) the completion of this data transfer (tR) by analyzing(分析) the output of R/B pin. Once the data in a page is loaded into the dataregisters(一旦一页的数据被加载到数据寄存器中), they may be read out in 30ns cycle time (3.3V device) by sequentially pulsing RE. The repetitive(重复) high to low transitions of the RE clock make the device output the data starting from the selected column address up to the last column address.The device may output random data in a page instead of the consecutive sequential data by writing random data output command. The column address of next data, which is going to be out, may be changed to the address which follows random data output command.1.命令输入 Command Input (CLE=1，ALE=0)ALE(0),CE(0) -> CLE(1) -> WE(0)->Command(输入并保持),在Command 保持时拉高WE（1）WE上升沿锁存Command->CE(1)->CLE(0)->ALE(1)根据时序图所得示意程序伪码void write_com(uint8 com){ALE=0;CE=0; delay 20ns;CLE=1;delay 15ns;WE=0;delay 15ns;IO7-0=com;delay 5ns;WE=1;delay 15ns;CE=1;CLE=0;ALE=1;}2.地址输入 Address Input（CLE=0，ALE=1）3.数据输入 Data Input (CLE=0，ALE=0)4.数据读出 Data Output (CLE=0，ALE=0)5.读状态寄存器(Read Status Register)6.页读取(Page Read)7.任意地址数据读取 (Random DATA Output)command 0x00->address 4字节（该页首地址）-> command 0x30->判别忙信号delay15ns->顺序读取或者command0x05->address 2字节（所要读的数据所在地址）->开始读出数据注意：注意图中的Column Address 对应Dout N的地址,0x50后是2字节在该页中的地址页写入(Page Program)command 0x80 -> address 4字节（该页首地址）->顺序写入最多2112字节->command 0x10结束写->判别忙信号->command 0x70读状态寄存器->IO0为0写成功任意地址数据写入(Random DATA Input)command 0x80 -> address 4字节（该页首地址）->顺序写入或者command0x85->写入数据->command0x10结束写入->判别忙信号->command0x70读状态->IO0为0写成功复制写入(Copy-Back Program)这个模式下，可以不用外部存储介质，直接在芯片内部快速准确地完成数据的复制重写入。
NAND flash读写擦除操作
NAND flash读写擦除操作本文主要介绍SAMSUNG公司的S3C2410处理器和K9F1208NAND flash的读写擦除操作。
一、K9F1208NAND flash芯片介绍S3C2410处理器集成了8位NAND flash控制器。
因NAND flash K9F1208、K9F1G08的数据页大小分别为512B、2KB，在寻址方式上有一定的差异，所以程序代码并不通用。
K9F1208的器件存储容量为64M字节和2048K字节的spare存储区，8位I/O 端口采用地址、数据和命令复用的方法。
该器件的引脚图如下所示该器件的引脚功能描述如下表所示引脚名称英文描述描述I/O0～I/O7Data input/outputs数据输入输出CLE Command latch enable命令锁存使能ALE Address latch enable地址锁存使能CE#Chip enable片选RE#Read enable读使能WE#Write enable写使能WP#Write protect写保护R/B#Ready/Busy output准备好/忙碌输出VCC Power(+2.7V~3.6V)电源(+2.7V~3.6V)VSS Ground地N.C No connection空引脚NAND flash的数据是以bit的方式保存在memory cell。
一般一个cell中只能存储一个bit。
这些cell以8个或者16个为单位，连成bit line，形成所谓的byte（X8）/word（X16），这就是NAND device的位宽。
这些line组成page，page再组织形成一个block。
K9F1208的相关数据如下：1block=32page；1page=528byte=512byte(main area)+16byte(spare area)总容量为=4096(block)*32(page/block)*512(byte/page)=64MBNAND flash以页为单位读写数据，而以块为单位擦除数据。
nand flash读写原理
nand flash读写原理
NAND Flash是一种非易失性存储器，存储数据的方式采用了NAND门的逻辑结构。
其读写原理如下：
读取数据：
1. 首先，控制器会向NAND Flash发送要读取的数据的地址信息。
2. NAND Flash读取到地址信息后，开始查找所需的数据，将数据以页的形式发送给控制器。
3. 控制器对收到的数据进行校验，确保读取的数据没有错误。
写入数据：
1. 接收到数据后，控制器会将要写入的数据分成数据块，并分别进行处理。
2. 控制器将数据块写入NAND Flash中。
3. NAND Flash先将原有的数据进行擦除，并将新数据写入擦除后的空页面。
4. 写入操作结束，控制器对写入的数据进行校验，确保写入的数据没有错误。
需要注意的是，NAND Flash是按页进行读写操作的，一个页面的大小一般为512字节或1KB，因此每次读写操作的数据都必须是页面的整数倍。
同时，每次写入操作会导致该页面的原有数据被擦除，因此需要谨慎选择写入时机。
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NAND Flash读写技术NAND Flash控制器S3C2410板的Nand Flash支持由两部分组成:Nand Flash控制器(集成在S3C2410 CPU)和Nand Flash存储芯片(K9F1208U0B)两部分组成。
当要访问Nand Flash中的数据时,必须通过Nand Flash 控制器发送命令才能完成。
所以Nand Flash相当于S3C2410的一个外设,而不位于它的内存地址区.为了支持NAND Flash的启动装载，S3C2410A配置了一个叫Steppingstone的内部SRAM缓冲器。
当系统启动时，NAND Flash 存储器的前4KB将被自动加载到Steppingstone中，然后系统自动执行这些载入的启动代码。
一般情况下，这4KB的启动代码需要将NAND Flash中的内容复制到SDRAM中。
使用S3C2410A内部硬件ECC功能可以对NAND Flash的数据进行有效性的检查。
复制完成后，将在SDRAM中执行主程序。
NAND Flash控制其具有以下特性：* NAND Flash模式：支持读/擦除/编程NAND Flash存储器。
* 自动启动模式：复位后，启动代码被传送到Steppingstone 中。
传送完毕后，启动代码在Steppingstone中执行。
* 具备硬件ECC（校验码：Error Correction Code）生成模块（硬件生成校验码，通过软件校验）* NAND Flash启动以后，4KB的内部SRAM缓冲器Steppingstone可以作为其他用途使用。
* NAND Flash控制器不能通过DMA访问，可以使用LDM/STM指令来代替DMA操作。
自启动模式的执行步骤如下：（1）完成复位（2）如果自动启动模式使能，NAND Flash存储器的前4KB自动复制到Steppingstone内部缓冲器；（3）Steppingstone映射到nGCS0；（4）CPU在Steppingstone的4KB内部缓冲器中开始执行启动代码。
注意：在自动启动模式下，不进行ECC检测。
因此，应确保NAND Flash的前4KB不能有位错误（一般NAND Flash厂家都能确保）。
NAND Flash模式需要进行以下配置：（1）通过NFCONF寄存器设置NAND Flash配置；（2）将NAND Flash命令写入NFCONF寄存器；（3）将NAND Flash地址写入NFADDR寄存器；（4）通过NFSTAT寄存器检查NAND Flash状态，并读/写数据。
在读操作之前或者编程操作之后应该检查R/nB信号。
引脚配置D[7：0] 数据/命令/地址的输入/输出口（与数据总线共享）CLE 命令锁存使能（输出）ALE 地址锁存使能（输出）nFCE NAND Flash片选使能（输出）nFRE NAND Flash读使能（输出）nFWE NAND Flash写使能（输出）R/nB NAND Flash就绪/忙（输入）系统启动和NAND Flash所需的配置如下：（1）OM[1：0]=00b：使能NAND Flash控制器为自动启动模式；（2）NAND Flash存储器的页面大小应该为512字节；（3）NCON：NAND Flash存储器寻址步数选择。
0为3步；1为4步寻址。
相关寄存器NAND Flash配置寄存器NFCONF 地址0x4E000000NAND Flash命令设置寄存器NFCMD 地址0x4E000004NAND Flash地址设置寄存器NFADDR 地址0x4E000008NAND Flash数据寄存器NFDATA 地址0x4E00000CNAND Flash操作状态寄存器NFSTAT 地址0x4E000010NAND Flash ECC寄存器NFECC 地址0x4E000014下面针对三星的K9F1208U0M为例说明nand flash的读写。
NAND Flash物理组成正如硬盘的盘片被分为磁道，每个磁道又分为若干扇区，一块nand flash也分为若干block，每个block分为如干page。
一般而言，block、page之间的关系随着芯片的不同而不同，典型的分配是这样的：1block = 32page1page = 512bytes(datafield) + 16bytes(oob)需要注意的是，对于flash的读写都是以一个page开始的，但是在读写之前必须进行flash的擦写，而擦写则是以一个block为单位的。
按照这种组织方式形成三类地址Column Address：列地址，地址的低8位Page Address：页地址Block Address：块地址8个I/O引脚充当地址、数据、命令的复用端口，所以每次传地址只能传8位，而nand falsh的地址位位26位，因此读写一次nand flash需要传送4次（A[7:0] A[16:9] A[24:17]A[25]一页有528B，在每一页中，最后16个字节（OOB)用于nand flash 执行完命令后设置状态用的，剩余512B又分为前半部（1st half Page Register）和后半部（2nd half Page Register）。
可以通过nand flash命令对1st half和2nd half以及OOB进行定位通过nand flash内置的指针指向各自的首地址存储操作特点：1.擦除操作的最小单位是块2.Nand Flash芯片每一位只能从1变为0，而不能从0变为1，所以在对其进行写入操作之前一定要将相应块擦除（擦除就是将相应块的位全部变为13 OOB部分的第六字节（即517字节）标志是否坏块，如果不是坏块该值为FF，否则为坏块4 除OOB第六字节外，通常至少把OOB前3字节存放NandFlash硬件ECC码NAND Flash寻址方式512byte需要9bit来表示，对于528byte系列的NAND，这512byte被分成1st half Page Register和2nd half Page Register，各自的访问由地址指针命令来选择，A[7:0]就是所谓的column address（列地址），在进行擦除操作时不需要列地址，为什么？因为以块为单位擦除。
32个page需要5bit来表示，占用A[13:9]，即该page在块内的相对地址。
A8这一位地址被用来设置512byte的1st half page还是2nd half page，0表示1st，1表示2nd。
Block的地址是由A14以上的bit来表示。
例如64MB（512Mb）的NAND flash（实际中由于存在spare area,故都大于这个值），共4096block，因此，需要12个bit来表示，即A[25:14]，如果是128MB(1Gbit) 的528byte/page的NAND Flash，则block address用A[26:14]表示。
由于地址只能在I/O[7:0]上传递，因此，必须采用移位的方式进行。
以NAND_ADDR 为例：第1 步是传递column address，就是NAND_ADDR[7:0]，不需移位即可传递到I/O[7:0]上，而halfpage pointer即A8 是由操作指令决定的，即指令决定在哪个halfpage 上进行读写，而真正的A8 的值是不需程序员关心的。
第2 步就是将NAND_ADDR 右移9位，将NAND_ADDR[16:9]传到I/O[7:0]上；第3 步将NAND_ADDR[24:17]放到I/O上；第4步需要将NAND_ADDR[25]放到I/O上；因此，整个地址传递过程需要4 步才能完成，即4-step addressing。
如果NAND Flash 的容量是32MB（256Mbit）以下，那么，block adress最高位只到bit24，因此寻址只需要3步。
Nand flash主要的内设命令Nand flash命令执行是通过将命令字送到Nand flash控制寄存器的命令寄存器中来执行的，其命令是分周期执行的，每条命令都有一个或多个执行周期，每个执行周期都有相应的代码表示将要执行的动作。
当我们得到一个Nand Flash地址srcaddr时候，我们可以这样分解出Column Address和Page Addresscolumnaddr=srcaddr%512 //column addresspageaddr=srcaddr>>9 //page address也可以这么认为，一个Nand Flash地址的A0~A7是它的column_addr，A9~A25是它的Page Address。
(注意地址位A8并没有出现，也就是A8被忽略，在下面你将了解到这是什么原因)以read1命令为例：Read1 命令的操作分为4个Cycle，发送完读命令00h或01h （00h与01h的区别请见下文描述）之后将分4个Cycle发送参数，1st.Cycle是发送Column Address。
2nd.Cycle ,3rd.Cycle和4th.Cycle则是指定Page Address（每次向地址寄存器发送的数据只能是8位，所以17位的Page Address必须分成3次进行发送Read1的命令里面出现了两个命令选项，分别是00h和01h。
这里出现了两个读命是否令你意识到什么呢？是的，00h是用于读写1st half的命令，而01h是用于读取2nd half的命令。
现在我可以结合上图给你说明为什么K9F1208U0B的DataField被分为2个half了。
如上文所提及的，Read1的1st.Cycle是发送Column Address，假设我现在指定的Column Address是0，那么读操作将从此页的第0号Byte开始一直读取到此页的最后一个Byte(包括Spare Field)，如果我指定的Column Address是127，情况也与前面一样，但不知道你发现没有，用于传递Column Address的数据线有8条（I/O0~I/O7，对应A0~A7，这也是A8为什么不出现在我们传递的地址位中），也就是说我们能够指定的Column Address范围为0~255，但不要忘了，1个Page的DataField是由512个Byte组成的，假设现在我要指定读命令从第256个字节处开始读取此页，那将会发生什么情景？我必须把Column Address设置为256，但Column Address最大只能是255，这就造成数据溢出。
正是因为这个原因我们才把Data Field分为两个半区，当要读取的起始地址（Column Address）在0~255内时我们用00h命令，当读取的起始地址是在256~511时，则使用01h命令.假设现在我要指定从第256个byte开始读取此页，那么我将这样发送命令串column_addr=256;NF_CMD=0x01; ß 从2nd half开始读取NF_ADDR=column_addr&0xff; 1st CycleNF_ADDR=page_address&0xff; 2nd.CycleNF_ADDR=(page_address>>8)&0xff; 3rd.CycleNF_ADDR=(page_address>>16)&0xff; 4th.Cycle 其中NF_CMD和NF_ADDR分别是NandFlash的命令寄存器和地址寄存器的地址解引用，我一般这样定义它们，#define rNFCMD (*(volatile unsigned char*)0x4e000004) //NADD Flash command#define rNFADDR (*(volatile unsigned char*)0x4e000008) //NAND Flash address 事实上，当NF_CMD=0x01时，地址寄存器中的第8位（A8）将被设置为1（如上文分析，A8位不在我们传递的地址中，这个位其实就是硬件电路根据01h或是00h这两个命令来置高位或是置低位），这样我们传递column_addr的值256随然由于数据溢出变为1，但A8位已经由于NF_CMD =0x01的关系被置为1了，所以我们传到地址寄存器里的值变成了A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A80 0 0 0 0 0 0 0 1 & 0xff = 0000 0000这8个位所表示的正好是256，这样读操作将从此页的第256号byte（2nd half的第0号byte）开始读取数据。