本文主要向大家介绍了Flash基础入门的nand flash_笔记，希望学习这篇文章，对大家的Flash基础入门有所帮助。

名次解释：

BBM  :  Bad Block Management 坏块管理

BBT  : Bad Block Table 坏块表

ECC : Error Correction Code 错误校验码

MTD : Memory Technology Device 内存技术设备

Norflash：以块为单元，写入时需要先擦除，擦除和写入的速度很慢，但Norflash具有SRAM接口，有单独的地址总线和数据总线，接口简单，像访问ROM一样，读取速度快，能随机访问存储单元。通常用来存储启动代码，价格贵1-16M居多

Norflash有两种标准JEDEC 和CFI

JEDEC  Joint Electron Device Engineering Council 电子元件工业联合会，JEDEC用来帮助程序读取Flash的PID和VID，以确定flash的大小和算法。

CFI  Common Flash Interface 公共闪存接口。是一个公开标准的从flash中读取数据的接口，是系统软件查询已安装的flash的各种参数，市面Norflash大多支持CFI。

CFI规定先往flash数据总线写入55H，再写98H，然后从地址10H读取3Byte，如果是'Q'  'R'  'Y' ，那么遵循CFI标准。

cfi.h规定了 查询的数据结构

[cpp] view plain copy
1. /* Basic Query Structure */    
2. struct cfi_ident {    
3.     uint8_t  qry[3];//’Q‘,'R','Y'    
4.     uint16_t P_ID;    
5.     uint16_t P_ADR;    
6.     uint16_t A_ID;    
7.     uint16_t A_ADR;    
8.     uint8_t  VccMin;    
9.     uint8_t  VccMax;    
10.     uint8_t  VppMin;    
11.     uint8_t  VppMax;    
12.     uint8_t  WordWriteTimeoutTyp;    
13.     uint8_t  BufWriteTimeoutTyp;    
14.     uint8_t  BlockEraseTimeoutTyp;    
15.     uint8_t  ChipEraseTimeoutTyp;    
16.     uint8_t  WordWriteTimeoutMax;    
17.     uint8_t  BufWriteTimeoutMax;    
18.     uint8_t  BlockEraseTimeoutMax;    
19.     uint8_t  ChipEraseTimeoutMax;    
20.     uint8_t  DevSize;    
21.     uint16_t InterfaceDesc;    
22.     uint16_t MaxBufWriteSize;    
23.     uint8_t  NumEraseRegions;    
24.     uint32_t EraseRegionInfo[0]; /* Not host ordered */    
25. } __attribute__((packed));

nand flash结构图

对于flash，读取/写入的最小单元 是 Page/页，一般大小是2KB 4KB 8KB

擦除的最小单元是 Block/块，一般大小是128KB  256KB  512KB

管脚说明：

IO0 - IO7 ：数据/地址复用

CLE ：命令锁存

ALE ：地址锁存

CE ：芯片使能

RE ：读使能

WE ：写使能

WP ：写保护

R/B ：就绪/忙

典型特性：

1、页擦除时间是200us，慢的800us

2、块擦除时间是1.5ms

3、页数据读取到数据寄存器一般时间是20us

4、串行访问一个数据的时间是25ns

5、页寄存器（Page Register），对于每一片plane，都有用于缓存将要读写的一页数据，又叫页缓存

nand flash的读写数据流向：

举例：nand flash 数据读取时序图

物理地址 = 块大小 * 块号  +  页大小 * 页号  +  页内地址

案例：

型号K9K8G08U0A，8192个块，每个块64页，每个页2K

访问第7000个块中的第64页的1208字节的地址，物理地址 = 128K *7000 + 2K *64 +1208 = 0x36B204B8

nand flash的地址周期组成：

nand flash的地址周期有5个，2个列周期column address，3个行周期row address

A0 - A10是业内地址，范围0 - 2047

A11用于表示业内的oob区域，其大小是64字节

A12 - A30 是页号

A18 - A30 是块号

所以：0x36B204B8 = 11  0110  1011  0010  0000  0100  1011  1000

周期1  ： A0 - A7        1011 1000       0xB8

周期2  ： A10 - A8                  100       0x04

周期3  ： A19 - A11    010 0000 0      0x40

周期4  ： A27 - A20    110 1011 0       0xD6

周期5  ： A30 - A28                 11 0       0x06

注意：A11用于oob位置，只有当页内地址属于2048-2111的时候，A11才会有效果

在Linux源码/drivers/mtd/nand/nand_base.c中，是这样处理的：

[cpp] view plain copy
1. static void nand_command_lp(struct mtd_info *mtd, unsigned int command,  
2.                 int column, int page_addr)  
3. {  
4. ......  
5.         /* Serially input address */  
6.         if (column != -1) {  
7. ......  
8.             chip->cmd_ctrl(mtd, column1, ctrl); /* 发送Col Addr 1 */  
9.             ctrl &= ~NAND_CTRL_CHANGE;  
10.             chip->cmd_ctrl(mtd, column >> 8, ctrl); /* 发送Col Addr 2 */  
11.         }  
12.         if (page_addr != -1) {  
13.             chip->cmd_ctrl(mtd, page_addr2, ctrl); /* 发送Row Addr 1 */  
14.             chip->cmd_ctrl(mtd, page_addr >> 8, /* 发送Row Addr 2 */  
15.                        NAND_NCE | NAND_ALE);   
16.             /* One more address cycle for devices > 128MiB */  
17.             if (chip->chipsize > (128 << 20))  
18.                 chip->cmd_ctrl(mtd, page_addr >> 16, /* 发送Row Addr 3 */  
19.                            NAND_NCE | NAND_ALE);   
20.         }  
21. }

虽然操作是读取页内部分数据，但硬件仍会将整个页读取到页缓存中。

nand flash相关规范

ONFI 规范   Open Nand Flash Interface specification

有Intel主导，统一了nand flash的操作接口包括操作命令。

//onfi.org/specifications/

LBA规范

LBA Nand Flash : Logical Block Address，逻辑块寻址的Nand Flash，Toshiba主导

普通nand flash是按物理块寻址，缺点是坏块情况下的软件工作量繁重。

LBA把ECC校验、坏块管理、负载平衡的工作放在硬件上实现。

//www.toshiba-components.com/prpdf/5678E.pdf

嵌入式常用文件系统：

JFFS2 是RedHat基于JFFS开发的闪存文件系统。可读，可压缩的日志型文件系统，提供崩溃/掉电安全保护，使用了基于哈希表的日志节点结构，加快了对节点操作速度，支持数据压缩，提供“写平衡”支持，是目前最流行的文件系统。缺点是：文件系统已满，或者接近于满时，JFFS2运行变慢，因为碎片收集的问题

Yaffs 和jffs2类似的闪存文件系统，专为嵌入式系统使用Nand型闪存而设计的一种日志文件系统。比jffs2少了一个功能，因此速度更快，对内存要求比较小。自带Nand芯片驱动，提供了直接访问文件系统的API。用户可以直接对文件系统操作。相反，Jffs2在Nand闪存上表现得并不稳定，更适合Nor闪存

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