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1、Nand Flash 数据存储规章与数据读写方法(一)谈到 Nand Flash 的数据存储方式，关于 NAND Flash 的数据读写方法方面的文章不多，这篇文章具体表达了 Nand Flash 数据存储方式和数据读写方法，并用具体的芯片为例作了具体的解释。NAND Flash 的数据是以 bit 的方式保存在 memory cell，一般来说， 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 会再组成 ，(Nand Fla
2、sh 有多种构造，我使用的 Nand Flash 是 K9F1208, 下面内容针对三星的 K9F1208U0M)，每页 528Byte，每 32 个 形成一个Block， Sizeof(block)=16kByte 。1 block=16kbyte，512Mbit=64Mbyte， Numberof(block)=4096 1block=32, 1=528byte=512byte(Main Area)+16byte(Spare Area)Nand flash 以页为单位读写数据，而以块为单位擦除数据。依据这样的组织方式可以形成所谓的三类地址： -Block Address - Address
3、 -Column Address 。对于 NAND Flash 来讲，地址和命令只能在 I/O7:0上传递，数据宽度是 8 位。512byte 需要9bit 来表示，对于528byte 系列的NAND，这512byte 被分成1st half和 2nd half,各自的访问由地址指针命令来选择，A7:0就是所谓的 column address。32 个 需要 5bit 来表示，占用 A13:9，即该 在块内的相对地址。Block 的地址是由 A14 以上的 bit 来表示，例如 512Mb 的 NAND，共4096block，因此，需要 12 个 bit 来表示，即 A25:14，假设是 1G
4、bit 的528byte/ 的NAND Flash，则block address 用A26:24表示。而 address就是 blcok address| address in block NAND Flash 的地址表示为： Block Address| Address in block|half pointer|Column Address地址传送挨次是Column Address, Address,Block Address。由于地址只能在I/O7:0 上传递，因此，必需承受移位的方式进展。例如，对于 512Mbit x8 的 NAND flash， 地址范围是 00x3FF_FFFF，
5、只要是这个范围内的数值表示的地址都是有效的。以 NAND_ADDR 为例：第 1 步是传递 column address，就是 NAND_ADDR7:0，不需移位即可传递到I/O7:0上，而 half pointer 即 bit8 是由操作指令打算的，即指令打算在哪个 half 上进展读写。而真正的 bit8 的值是 don”t care 的。第 2 步就是将 NAND_ADDR 右移 9 位，将 NAND_ADDR16:9传到 I/O7:0上第 3 步将 NAND_ADDR24:17放到 I/O 上第 4 步需要将 NAND_ADDR25放到 I/O 上 因此，整个地址传递过程需要 4 步才
6、能完成，即 4-step addressing。假设 NAND Flash 的容量是 256Mbit 以下，那么，block adress 最高位只到bit24，因此寻址 只需要 3 步。 下面，就 x16 的 NAND flash 器件略微进展一下说明。 由于一个 的 main area 的容量为 256word，仍相当于 512byte。但是，这个时候没有所谓 的 1st half 和 2nd half 之分了，所以，bit8 就变得没有意义了，也就是这个时候 bit8 完全不用管，地址传递照旧和x8 器件一样。除了，这一点之外，x16 的 NAND 使用方法和 x8 的使用方法完全一样。
7、正如硬盘的盘片被分为磁道，每个磁道又分为假设干扇区，一块 nand flash 也分为假设干 block，每个block 分为如干 。一般而言，block、 之间的关系随着芯片的不同而不同，典型的安排是这样的：1block = 321 = 512bytes(datafield) + 16bytes(oob)需要留意的是，对于 flash 的读写都是以一个 开头的，但是在读写之前必需进展 flash 的擦写，而擦写则是以一个 block 为单位的。同时必需提示的是， 512bytes 理论上被分为 1st half 和 2sd half，每个 half 各占 256 个字节。我们争论的 K9F1
8、208U0B 总共有 4096 个 Blocks，故我们可以知道这块 flash 的容量为 4096 *(32 *528)= 69206016 Bytes = 66 MB ；但事实上每个 上的最终 16Bytes 是用于存贮检验码和其他信息用的，并不能存放实际的数据，所以实际上我们可以操作的芯片容量为 4096 *(32 *512) = 67108864 Bytes = 64 MB 由 上图所示，1 个 总共由 528 Bytes 组成，这 528 个字节按挨次由上而下以列为单位进展排列1 列代表一个Byte。第0 行为第0 Byte ，第1 行为第1 Byte， 以此类推，每个行又由 8 个
9、位组成，每个位表示 1 个 Byte 里面的 1bit。这528Bytes 按功能分为两大局部，分别是Data Field 和 Spare Field，其中Spare Field 占 528Bytes 里的 16Bytes,这 16Bytes 是用于在读写操作的时候存放校验码用的，一般不用做一般数据的存储区，除去这 16Bytes,剩下的 512Bytes 便是我们用于存放数据用的 Data Field，所以一个 上虽然有 528 个 Bytes，但我们只按 512Bytes 进展容量的计算。Nand Flash 数据存储规章与数据读写方法(二)读命令有两个，分别是 Read1,Read2 其
10、中 Read1 用于读取 Data Field 的数据， 而 Read2 则是用于读取 Spare Field 的数据。对于 Nand Flash 来说，读操作的最小操作单位为 ，也就是说当我们给定了读取的起始位置后，读操作将从该位置开头，连续读取到本 的最终一个 Byte 为止可以包括 Spare Field。Nand Flash 的寻址Nand Flash 的地址存放器把一个完整的 Nand Flash 地址分解成 Column Address 与 Address.进展寻址。Column Address: 列地址。Column Address 其实就是指定 上的某个Byte，指定这个 By
11、te 其实也就是指定此页的读写起始地址。Paage Address：页地址。由于页地址总是以512Bytes 对齐的，所以它的低9 位总是 0。确定读写操作是在 Flash 上的哪个页进展的。Read1 命令当我们得到一个 Nand Flash 地址 src_addr 时我们可以这样分解出 Column Address 和 Address ：column_addr=src_addr%512; / column address _address=(src_addr9); / address也可以这么认为，一个Nand Flash 地址的A0A7 是它的column_addr，A9A25是它的 A
12、ddress。(留意地址位 A8 并没有消灭，也就是 A8 被无视，在下面你将了解到这是什么缘由)Read1 命令的操作分为 4 个 Cycle，发送完读命令 00h 或 01h00h 与 01h 的区分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 Address每次向地址存放器发送的数据只能是 8 位，所以 17 位的 Address 必需分成 3 次进展发送 。Read1 的命令里面消灭了两个命令选项，分别是 00h 和 01h。这里消灭了两个读命是
13、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。如上文我所提及的，Read1 的 1st.Cycle 是发送 Column Address，假设我现在指定的 Column Address 是 0，那么读操作将从今页的第 0 号 Byte 开头始终读取到此页的最终一个 Byte(包括 Spare Field)，假设我指定的 Column Address是 127，状况也与前面一样，但不知道你觉察没有，用于传递 Co
14、lumn Address 的数据线有 8 条I/O0I/O7，对应A0A7，这也是A8 为什么不消灭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 0255，但不要忘了，1 个 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 开头读取此页，那将会发生什么情景？我必需把 Column Address 设置为 256，但 Column Address 最大只能是 255，这就造成数据溢出。正是由于这个缘由我们才把 Data Field 分为两个半区，当要读取的起始地址Column Address在 025
15、5 内时我们用 00h 命令，当读取的起始地址是在256511 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;从 2nd NF_CMD=0x01;half 开头读取NF_ADDR=column_addr&0xff; 1st Cycle NF_ADDR=_address&0xff; 2nd.Cycle NF_ADDR=(_address8)&0xff; 3rd.Cycle NF_ADDR=(_address16)&0xff; 4th.Cycle其中 NF_CMD 和 NF_ADDR 分别是 Nand
16、Flash 的命令存放器和地址存放器的地址解引用，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，地址存放器中的第 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依据 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
