頁(yè)編程（寫(xiě)操作）

Nand flash的寫(xiě)操作叫做編程Program，編程，一般情況下，是以頁(yè)為單位的。

有的Nand Flash，比如AFND1G08U3，支持部分頁(yè)編程，但是有一些限制：在同一個(gè)頁(yè)內(nèi)的，連續(xù)的部分頁(yè)的編程，不能超過(guò)4次。一般情況下，很少使用到部分頁(yè)編程，都是以頁(yè)為單位進(jìn)行編程操作的。

一個(gè)操作，用兩個(gè)命令去實(shí)現(xiàn)，看起來(lái)是多余，效率不高，但是實(shí)際上，有其特殊考慮，

至少對(duì)于塊擦除來(lái)說(shuō)，開(kāi)始的命令0x60是擦除設(shè)置命令(erase setup comman)，然后傳入要擦除的塊地址，然后再傳入擦除確認(rèn)命令（erase confirm command）0xD0，以開(kāi)始擦除的操作。

這種，分兩步：開(kāi)始設(shè)置，最后確認(rèn)的命令方式，是為了避免由于外部由于無(wú)意的/未預(yù)料而產(chǎn)生的噪音，即使被nand flash誤認(rèn)為是擦除操作，但是沒(méi)有之后的確認(rèn)操作0xD0，nand flash就不會(huì)去擦除數(shù)據(jù)，這樣使得數(shù)據(jù)更安全，不會(huì)由于噪音而誤操作。

讀（read）操作過(guò)程詳解

以最簡(jiǎn)單的read操作為例，解釋如何理解時(shí)序圖，以及將時(shí)序圖中的要求，轉(zhuǎn)化為代碼。

解釋時(shí)序圖之前，讓我們先要搞清楚，我們要做的事情：那就是，要從nand flash的某個(gè)頁(yè)里面，讀取我們要的數(shù)據(jù)。

要實(shí)現(xiàn)此功能，會(huì)涉及到幾部分的知識(shí)，至少很容易想到的就是：需要用到哪些命令，怎么發(fā)這些命令，怎么計(jì)算所需要的地址，怎么讀取我們要的數(shù)據(jù)等等。

下面，就一步步的解釋，需要做什么，以及如何去做：

1.需要使用何種命令

首先，是要了解，對(duì)于讀取數(shù)據(jù)，要用什么命令。

下面是datasheet中的命令集合：

圖5.Nand Flash  AFND1G08U3的命令集合

很容易看出，我們要讀取數(shù)據(jù)，要用到Read命令，該命令需要2個(gè)周期，第一個(gè)周期發(fā)0x00，第二個(gè)周期發(fā)0x30。

2.發(fā)送命令前的準(zhǔn)備工作以及時(shí)序圖各個(gè)信號(hào)的具體含義

知道了用何命令后，再去了解如何發(fā)送這些命令。

圖6.Nand Flash數(shù)據(jù)讀取操作的時(shí)序圖

注：此圖來(lái)自ATO的型號(hào)AFND1G08U3的nand flash的數(shù)據(jù)手冊(cè)(datasheet)。

我們來(lái)一起看看，我在圖6中的特意標(biāo)注的①邊上的黃色豎線。

黃色豎線所處的時(shí)刻，是在發(fā)送讀操作的第一個(gè)周期的命令0x00之前的那一刻。

讓我們看看，在那一刻，其所穿過(guò)好幾行都對(duì)應(yīng)什么值，以及進(jìn)一步理解，為何要那個(gè)值。

（1）黃色豎線穿過(guò)的第一行，是CLE。還記得前面介紹命令所存使能（CLE）那個(gè)引腳吧？CLE，將CLE置1，就說(shuō)明你將要通過(guò)I/O復(fù)用端口發(fā)送進(jìn)入Nand Flash的，是命令，而不是地址或者其他類型的數(shù)據(jù)。只有這樣將CLE置1，使其有效，才能去通知了內(nèi)部硬件邏輯，你接下來(lái)將收到的是命令，內(nèi)部硬件邏輯，才會(huì)將受到的命令，放到命令寄存器中，才能實(shí)現(xiàn)后面正確的操作，否則，不去將CLE置1使其有效，硬件會(huì)無(wú)所適從，不知道你傳入的到底是數(shù)據(jù)還是命令了。

（2）而第二行，是CE#，那一刻的值是0。這個(gè)道理很簡(jiǎn)單，你既然要向Nand Flash發(fā)命令，那么先要選中它，所以，要保證CE#為低電平，使其有效，也就是片選有效。

（3）第三行是WE#，意思是寫(xiě)使能。因?yàn)榻酉聛?lái)是往nand Flash里面寫(xiě)命令，所以，要使得WE#有效，所以設(shè)為低電平。

（4）第四行，是ALE是低電平，而ALE是高電平有效，此時(shí)意思就是使其無(wú)效。而對(duì)應(yīng)地，前面介紹的，使CLE有效，因?yàn)閷⒁獢?shù)據(jù)的是命令，而不是地址。如果在其他某些場(chǎng)合，比如接下來(lái)的要輸入地址的時(shí)候，就要使其有效，而使CLE無(wú)效了。

（5）第五行，RE#，此時(shí)是高電平，無(wú)效。可以看到，知道后面低6階段，才變成低電平，才有效，因?yàn)槟菚r(shí)候，要發(fā)生讀取命令，去讀取數(shù)據(jù)。

（6）第六行，就是我們重點(diǎn)要介紹的，復(fù)用的輸入輸出I/O端口了，此刻，還沒(méi)有輸入數(shù)據(jù)，接下來(lái)，在不同的階段，會(huì)輸入或輸出不同的數(shù)據(jù)/地址。

（7）第七行，R/B#,高電平，表示R（Ready）/就緒，因?yàn)榈搅撕竺娴牡?階段，硬件內(nèi)部，在第四階段，接受了外界的讀取命令后，把該頁(yè)的數(shù)據(jù)一點(diǎn)點(diǎn)送到頁(yè)寄存器中，這段時(shí)間，屬于系統(tǒng)在忙著干活，屬于忙的階段，所以，R/B#才變成低，表示Busy忙的狀態(tài)的。

介紹了時(shí)刻①的各個(gè)信號(hào)的值，以及為何是這個(gè)值之后，相信，后面的各個(gè)時(shí)刻，對(duì)應(yīng)的不同信號(hào)的各個(gè)值，大家就會(huì)自己慢慢分析了，也就容易理解具體的操作順序和原理了。

3.如何計(jì)算出，我們要傳入的地址

在介紹具體讀取數(shù)據(jù)的詳細(xì)流程之前，還要做一件事，那就是，先要搞懂我們要訪問(wèn)的地址，以及這些地址，如何分解后，一點(diǎn)點(diǎn)傳入進(jìn)去，使得硬件能識(shí)別才行。

此處還是以AFND1G08U3為例，此nand flash，一共有1024個(gè)塊，每個(gè)塊內(nèi)有64頁(yè)，每個(gè)頁(yè)是2K+64 Bytes，假設(shè)，我們要訪問(wèn)其中的第1000個(gè)塊中的第25頁(yè)中的1208字節(jié)處的地址，此時(shí)，我們就要先把具體的地址算出來(lái)：

物理地址=塊大小×塊號(hào)+頁(yè)大小×頁(yè)號(hào)+頁(yè)內(nèi)地址=1000×（64×（2K+64））+25×（2K+64）+1208=0x80F52F8,接下來(lái)，我們就看看，怎么才能把這個(gè)實(shí)際的物理地址，轉(zhuǎn)化為nand Flash所要求的格式。

在解釋地址組成之前，先要來(lái)看看其datasheet中關(guān)于地址周期的介紹：

頁(yè)面編程3.png (43.09 KB, 下載次數(shù): 93)

下載附件

2018-7-17 15:49 上傳

圖7 Nand Flash的地址周期組成

結(jié)合圖7和圖5中的2，3階段，我們可以看出，此nand flash地址周期共有5個(gè)，2個(gè)列(Column)周期，2個(gè)行（Row）周期。

而對(duì)于對(duì)應(yīng)地，我們可以看出，實(shí)際上，

列地址A0~A10，就是頁(yè)內(nèi)地址，地址范圍是從0到2047，而多出的A11，理論上可以表示2048～4095，但是實(shí)際上，我們最多也只用到了2048～2112，用于表示頁(yè)內(nèi)的oob區(qū)域，其大小是64字節(jié)。

A12～A27，稱作頁(yè)號(hào)，頁(yè)的號(hào)碼，可以定位到具體是哪一個(gè)頁(yè)。

而其中，A18～A27，表示對(duì)應(yīng)的塊號(hào)，即屬于哪個(gè)塊。

// 可見(jiàn)：地址的傳輸順序是是 頁(yè)內(nèi)地址，頁(yè)號(hào)，塊號(hào)。 從小到大。

簡(jiǎn)單解釋完了地址組成，那么就很容易分析上面例子中的地址了：

0x80F52F8 = 1000 0000 1111 0101 0010 1111 1000，分別分配到4個(gè)地址周期就是：

1st 周期，A7～A0 ：1111 1000 = 0xF8

2nd周期，A11～A8 ：0000 0010 = 0x02

3rd周期，A19～A12 ：1111 0101 = 0xF5

4th周期，A27～A20 ：1000 0000 = 0x80

注意，與圖7中對(duì)應(yīng)的，*L，意思是低電平，由于未用到那些位，datasheet中強(qiáng)制要求設(shè)為0，所以，才有上面的2nd周期中的高4位是0000。

因此，接下來(lái)要介紹的，我們要訪問(wèn)第1000個(gè)塊中的第25頁(yè)中的1208字節(jié)處的話，所要傳入的地址就是分4個(gè)周期，分別傳入兩個(gè)列地址的：0xF8，0x02，然后再傳2個(gè)行地址的：0xF5，0x80，這樣硬件才能識(shí)別。

4.讀操作過(guò)程的解釋

準(zhǔn)備工作終于完了，下面就可以開(kāi)始解釋說(shuō)明，對(duì)于讀操作的，上面圖中標(biāo)出來(lái)的，1-6個(gè)階段，具體是什么含義。

（1） 操作準(zhǔn)備階段：此處是讀（Read）操作，所以，先發(fā)一個(gè)圖5中讀命令的第一個(gè)階段的0x00,表示，讓硬件先準(zhǔn)備一下，接下來(lái)的操作是讀。

（2） 發(fā)送兩個(gè)周期的列地址。也就是頁(yè)內(nèi)地址，表示，我要從一個(gè)頁(yè)的什么位置開(kāi)始讀取數(shù)據(jù)。

（3） 接下來(lái)再傳入兩個(gè)行地址。對(duì)應(yīng)的也就是頁(yè)號(hào)。

（4） 然后再發(fā)一個(gè)讀操作的第二個(gè)周期的命令0x30。接下來(lái)，就是硬件內(nèi)部自己的事情了。

（5） Nand Flash內(nèi)部硬件邏輯，負(fù)責(zé)去按照你的要求，根據(jù)傳入的地址，找到哪個(gè)塊中的哪個(gè)頁(yè)，然后把整個(gè)這一頁(yè)的數(shù)據(jù)，都一點(diǎn)點(diǎn)搬運(yùn)到頁(yè)緩存中去。而在此期間，你所能做的事，也就只需要去讀取狀態(tài)寄存器，看看對(duì)應(yīng)的位的值，也就是R/B#那一位，是1還是0，0的話就表示，系統(tǒng)是busy，仍在”忙“（著讀取數(shù)據(jù)），如果是1，就說(shuō)系統(tǒng)活干完了，忙清了，已經(jīng)把整個(gè)頁(yè)的數(shù)據(jù)都搬運(yùn)到頁(yè)緩存里去了，你可以接下來(lái)讀取你要的數(shù)據(jù)了。

對(duì)于這里。估計(jì)有人會(huì)問(wèn)了，這一個(gè)頁(yè)一共2048+64字節(jié)，如果我傳入的頁(yè)內(nèi)地址，就像上面給的1028一類的值，只是想讀取1028到2011這部分?jǐn)?shù)據(jù)，而不是頁(yè)開(kāi)始的0地址整個(gè)頁(yè)的數(shù)據(jù)，那么內(nèi)部硬件卻讀取整個(gè)頁(yè)的數(shù)據(jù)出來(lái)，豈不是很浪費(fèi)嗎？答案是，的確很浪費(fèi)，效率看起來(lái)不高，但是實(shí)際就是這么做的，而且本身讀取整個(gè)頁(yè)的數(shù)據(jù)，相對(duì)時(shí)間并不長(zhǎng)，而且讀出來(lái)之后，內(nèi)部數(shù)據(jù)指針會(huì)定位到你剛才所制定的1208的那個(gè)位置。

（6） 接下來(lái)，就是你“竊取“系統(tǒng)忙了半天之后的勞動(dòng)成果的時(shí)候了，呵呵。通過(guò)先去Nand Flash的控制器中的數(shù)據(jù)寄存器中寫(xiě)入你要讀取多少個(gè)字節(jié)(byte)/字(word)，然后就可以去Nand Flash的控制器的FIFO中，一點(diǎn)點(diǎn)讀取你要的數(shù)據(jù)了。

至此，整個(gè)Nand Flash的讀操作就完成了。

對(duì)于其他操作，可以根據(jù)我上面的分析，一點(diǎn)點(diǎn)自己去看datasheet，根據(jù)里面的時(shí)序圖去分析具體的操作過(guò)程，然后對(duì)照代碼，會(huì)更加清楚具體是如何實(shí)現(xiàn)的。