自己學驅動16——NAND Flash
阿新 • • 發佈：2019-02-09
1.NOR Flash和NAND Flash
對於Flash儲存器件的可靠性需要考慮3點：位反轉、壞塊和可擦除次數。所有的Flash器件（包括NOR Flash和NAND Flash）都遭遇位反轉的問題：由於Flash固有的電器特性，在讀寫資料過程中，偶然會產生一位或幾位數據錯誤（這種概率很低），NAND Flash出現這種問題的機率遠大於NOR Flash。當位反轉發生在關鍵的程式碼、資料上時，有可能導致系統崩潰。當僅僅是報告位反轉，重新讀取即可；如果確實發生了位反轉，則必須有相應的錯誤檢測/恢復措施，推薦使用EDC/ECC進行錯誤檢測/恢復。
嵌入式Linux對NOR、NAND Flash的軟體支援都很成熟，在NOR Flash上常用jffs2檔案系統，而在NAND Flash上常用yaffs檔案系統。在更底層，有MTD驅動程式（原始碼位於linux原始碼的/drivers/mtd中）實現對它們的讀、寫和擦除操作，它也實現了EDC/ECC校驗。
2.K9F1208U0M儲存格式
K9F1208U0M容量為528Mbit=64MB，內部分為131072行（頁）、528列；每一行（頁）大小為512位元組，外加16位元組的額外空間，這16位元組的額外空間的列地址為512~527。
K9F1208U0M的64MB的儲存空間需要26位地址，因此以位元組為單位訪問Flash時需要4個地址序列：列地址（A0~A7）、行地址的低位部分以及行地址的高位部分（A9~A25）。讀寫頁在發出命令後，需要4個地址序列，而擦除塊在發出擦除命令後僅需要3個地址序列。這是因為NAND Flash一般以512位元組為單位進行讀寫，NAND Flash的塊大小範圍為8kB~64kB，讀寫是按行（頁）進行，而擦除是以塊為單位完成的。
3.讀操作方法
操作NAND Flash時，先傳輸命令，然後傳輸地址，最後讀/寫資料，期間要檢查Flash的狀態。
K9F1208U0M一頁的大小為512位元組，分為兩部分：上半部、下半部。
列地址的8bits用來在半頁（256位元組）中定址。
當發出讀命令00h時，表示列地址將在上半部定址；當發出讀命令01h時，表示列地址將在下半部定址。A8地址線將被讀命令00h設定為低電平，被01h設定為高電平。所以2440向K9F1208U0M傳輸地址過程中不會出現A8，在K9F1208U0M內部A8會根據命令自動被設定為高電平或低電平。
K9F1208U0M一頁大小為528位元組，而列地址A0~A7可以定址的範圍是256位元組，所以必須輔以其他手段才能完全定址這528位元組，將一頁分為A、B、C三個區：A區為0~255位元組，B區為256~511位元組，C區為512~527位元組。訪問某頁時，需要選定特定的區：命令00h選中A區、命令01h選中B區、命令50h選中C區。命令00h和50h會使得訪問Flash的地址指標一直從A區或C區開始，除非發出了其他的修改地址指標的命令。而命令01h的效果只能維持一次，當前的讀、寫、擦除、復位或者上電操作完成之後，地址指標將重新指向A區。
4.寫操作方法
寫操作命令分為兩種：Page Program（True）和Page Program（Dummy）。Page Program（True）需要的命令組合為80h和10h；而Page Program（Dummy）需要的命令組合為80h和11h。寫不同於讀操作，寫操作不分A、B、C三個部分，因為NAND Flash的寫操作一般是以頁為單位的，但是也可以只寫一頁中的一部分。寫操作的地址序列依然同讀一致，A8依然是沒有的，所以寫NAND Flash一部分的地址只能是在A0~A7定址空間內開始。
Page Program（True）：發出命令80h後，緊接著是4個地址序列，然後向Flash傳送資料（最大可以達到528位元組），然後發出10h啟動寫操作，這時Flash會自動完成寫、校驗操作。一旦發出10h後，就可以通過讀取狀態命令70h獲知當前的寫操作是否完成、是否成功。
Page Program（Dummy）：由於K9F1208U0M內部分為4個128Mbit的儲存層，每個儲存層包含1024個Block（不是頁而是塊）和528個暫存器。這使得可以同時寫多個頁或者同時擦除多個塊。K9F1208U0M的第1塊位於第1個儲存層、第2塊位於第2個儲存層、第3個塊位於第3個儲存層、第4個塊位於第4個儲存層，以此類推。這樣當用於需要連續寫1~4塊時，就能夠充分使用這4個儲存層各自的528位元組儲存器。
5.塊擦除
K9F1208U0M塊大小為16KB，當發出60h命令後，後續需要發出3個地址（第2、3、4cycle的地址），並且A9~A13被忽略，即可完成塊擦除操作。
對於Flash儲存器件的可靠性需要考慮3點：位反轉、壞塊和可擦除次數。所有的Flash器件（包括NOR Flash和NAND Flash）都遭遇位反轉的問題：由於Flash固有的電器特性，在讀寫資料過程中，偶然會產生一位或幾位數據錯誤（這種概率很低），NAND Flash出現這種問題的機率遠大於NOR Flash。當位反轉發生在關鍵的程式碼、資料上時，有可能導致系統崩潰。當僅僅是報告位反轉，重新讀取即可；如果確實發生了位反轉，則必須有相應的錯誤檢測/恢復措施，推薦使用EDC/ECC進行錯誤檢測/恢復。
嵌入式Linux對NOR、NAND Flash的軟體支援都很成熟，在NOR Flash上常用jffs2檔案系統，而在NAND Flash上常用yaffs檔案系統。在更底層，有MTD驅動程式（原始碼位於linux原始碼的/drivers/mtd中）實現對它們的讀、寫和擦除操作，它也實現了EDC/ECC校驗。
2.K9F1208U0M儲存格式
K9F1208U0M容量為528Mbit=64MB，內部分為131072行（頁）、528列；每一行（頁）大小為512位元組，外加16位元組的額外空間，這16位元組的額外空間的列地址為512~527。
K9F1208U0M的64MB的儲存空間需要26位地址，因此以位元組為單位訪問Flash時需要4個地址序列：列地址（A0~A7）、行地址的低位部分以及行地址的高位部分（A9~A25）。讀寫頁在發出命令後，需要4個地址序列，而擦除塊在發出擦除命令後僅需要3個地址序列。這是因為NAND Flash一般以512位元組為單位進行讀寫，NAND Flash的塊大小範圍為8kB~64kB，讀寫是按行（頁）進行，而擦除是以塊為單位完成的。
3.讀操作方法
操作NAND Flash時，先傳輸命令，然後傳輸地址，最後讀/寫資料，期間要檢查Flash的狀態。
K9F1208U0M一頁的大小為512位元組，分為兩部分：上半部、下半部。
列地址的8bits用來在半頁（256位元組）中定址。
當發出讀命令00h時，表示列地址將在上半部定址；當發出讀命令01h時，表示列地址將在下半部定址。A8地址線將被讀命令00h設定為低電平，被01h設定為高電平。所以2440向K9F1208U0M傳輸地址過程中不會出現A8，在K9F1208U0M內部A8會根據命令自動被設定為高電平或低電平。
K9F1208U0M一頁大小為528位元組，而列地址A0~A7可以定址的範圍是256位元組，所以必須輔以其他手段才能完全定址這528位元組，將一頁分為A、B、C三個區：A區為0~255位元組，B區為256~511位元組，C區為512~527位元組。訪問某頁時，需要選定特定的區：命令00h選中A區、命令01h選中B區、命令50h選中C區。命令00h和50h會使得訪問Flash的地址指標一直從A區或C區開始，除非發出了其他的修改地址指標的命令。而命令01h的效果只能維持一次，當前的讀、寫、擦除、復位或者上電操作完成之後，地址指標將重新指向A區。
4.寫操作方法
寫操作命令分為兩種：Page Program（True）和Page Program（Dummy）。Page Program（True）需要的命令組合為80h和10h；而Page Program（Dummy）需要的命令組合為80h和11h。寫不同於讀操作，寫操作不分A、B、C三個部分，因為NAND Flash的寫操作一般是以頁為單位的，但是也可以只寫一頁中的一部分。寫操作的地址序列依然同讀一致，A8依然是沒有的，所以寫NAND Flash一部分的地址只能是在A0~A7定址空間內開始。
Page Program（True）：發出命令80h後，緊接著是4個地址序列，然後向Flash傳送資料（最大可以達到528位元組），然後發出10h啟動寫操作，這時Flash會自動完成寫、校驗操作。一旦發出10h後，就可以通過讀取狀態命令70h獲知當前的寫操作是否完成、是否成功。
Page Program（Dummy）：由於K9F1208U0M內部分為4個128Mbit的儲存層，每個儲存層包含1024個Block（不是頁而是塊）和528個暫存器。這使得可以同時寫多個頁或者同時擦除多個塊。K9F1208U0M的第1塊位於第1個儲存層、第2塊位於第2個儲存層、第3個塊位於第3個儲存層、第4個塊位於第4個儲存層，以此類推。這樣當用於需要連續寫1~4塊時，就能夠充分使用這4個儲存層各自的528位元組儲存器。
5.塊擦除
K9F1208U0M塊大小為16KB，當發出60h命令後，後續需要發出3個地址（第2、3、4cycle的地址），並且A9~A13被忽略，即可完成塊擦除操作。