嵌入式系中Nand Flash写平衡

嵌入式系统中Nand Flash写平衡的研究

发布日期:2008-06-16 作者:王标, 周新志，罗志平来源:微计算机信息

关键词：Nand Flash；写平衡； FFS；磨损均衡

随着嵌入式技术在电子信息等领域的快速发展，对数据存储设备容量和性能的要求也日益提高。Nand Flash在这一领域的应用越来越广泛，由于Nand Flash在写操作之前需要擦除整块且使用寿命有限，因此，如何更有效的管理好Nand Flash提高其使用寿命成为一个研究热点。就目前已经实现高效管理Nand Flash的研究成果来看，主要是在读写操作过程中引入控制机制来实现闪存各单元的均衡擦除，从而提高其使用寿命。其中ZLG/FFS是周立功公司开发的Nand Flash通用驱动程序，虽然其很好的实现了均衡管理，但在追加文件内容时需要擦除整块，这与提高Nand Flash的使用寿命而尽量少擦除闪存块观点是相违背的，为此本文设计了一个新的FFS，其最突出的特点是尽可能保证在追加文件内容时不擦除闪存块，从而提高FLASH的使用寿命，而且根根据需要，还可改写读写接口以支持多种文件系统。

1 FFS引入

由于Nand Flash的物理特性：出厂之前可能存在坏块以及操作过程中再次出现坏块，擦除次数有限，页读写块擦除，写之前须先擦除，存储器中的数据只能由1变0等，要想更有效的使用闪存，提高其使用寿命和利用率，擦除操作必须尽可能的少，并且，擦除操作必须尽可能的均匀分布在整个闪存上。为此需设计一个文件系统来高效的管理闪存，提高其使用寿命。在引言中已提过ZLG/FFS，本文是在基于ZLG/FFS的基础上来设计一个改进了的FFS，用FFS来封装底层的具体硬件操作，向上层文件系统提供一个与底层具体硬件操作无关的通用驱动接口，可以使上层文件系统更方便的访问闪存。

2 通用驱动程序FFS的设计

2.1 保存FFS硬件信息的结构体变量

根据Nand Flash 特性，需要一个变量ValidBlock来记录当前物理盘的有效块（可以保存数据的块）数；需要一个擦除次数表来记录每个物理块的擦除次数；需要一个物理块使用状况表来表示每个物理块是否使用以及是否是坏块，并且，由于上层提供给FFS是逻辑扇区，同时由于有坏块的存在，逻辑扇区与物理扇区之间不是简单的映射关系，因此需要一个逻辑块与物理块之间的映射表；最后还需一个指向硬件信息的结构体指针。FFS硬件信息的结构体如下：

typedef struct FFS_DiskInfo

{

const FlashDriver *Drive; ／／底层驱动信息

uint32 ValidBlock; ／／有效块数

uint32 *VBlockInfo; ／／逻辑块到物理块的映射表

uint32 *BlockEaseSum; ／／物理块擦除计数

uint8 *BlockState; ／／物理块状态

}FFSDiskInfo;

const FlashDriver *Drive里包含了闪存的硬件参数（物理盘总块数、总扇区数、每块扇区数、每扇区字节数据）以及相应的闪存读写、擦除闪存和检验写入扇区数据函数。

2.2 FFS物理盘存储结构

2.2.1

物理盘数据结构

（1）系统区。由于坏块表是与Nand Flash存储器相对应的，它必须保存在芯片上。而Nand Flash 的第0块比较特殊，它在出厂时一定是有效块，并且可以保证在擦除一定的次数后还是有效块。因此，将坏块表保存于第0块比较合适。此块不保存有效数据，称为系统区，其它块为数据区，真正保存坏块表的是第0块每扇区的前512字节，第0扇区的备用16字节是系统标志。

（2）数据区。在一般的文件系统里，存储数据用的每扇区字节数为512,在这里，用每扇区的备用16字节来存逻辑块索引、物理擦块除次数、物理状态等信息是比较合适的，该区域称为属性域，每

扇区前512字节称为数据域。物理盘数据结构图见图1

图1 物理盘数据结构图

2.2.2 系统标志、属性域数据结构和坏块表

(1) 系统标志域。该域值现设定为“NANDFFS”，占据备用数据区的前8个字节，不足部分和保留区域置为0。

（2）坏块表。根据Nand Flash的性质，可以将“1”写为“0”,所以将物理坏块表设置成位表，一位对应一个物理块的状况。如果某一块是坏块，则将第0块对应位置为0。位与物理块的对应关系为：第0扇区第0字节位0对应第0块，位1对应第1块，位2对应第3块，以此类推。

（3）属性域。属性域占据数据区的512B－527B字节区域，数据结构如下：

逻辑块索引：占据扇区的512B－515B区域，记录扇区在物理块的逻辑块号，如果没有使用，则值可能为0X00000000（擦除后方可使用）和0XFFFFFFFF(不需擦除可直接使用)。

有效标志：仅使用数据区的516B区域，其值为‘V’时为有效，其他无效。系统第一次格式化闪存时，置该字节的值为‘V’。

保留区域：数据区517B区域，在第一次使用时根据该字节确定该块是不有效；

使用标志：占据数据区的518B区域，0XFF未被使用，不为0XF0表示被使用。

页使用情况：占据数据区的519B－520B区域，每两位（页追加标志域）表示一次追加,值0b11表示该页数据域512字节未被追加，0b10表示追加未完成，0b00表示追加完成，这里可以保证在一页数据区8次追加文件，在文件恢复时也会用到该域根据该域判断是追加还是修改文件；

块擦除次数：占据数据区的521B－524B，每次擦除块时，该域值加1；剩余为保留区。

2.3 FFS的写平衡的实现

图2 实际写扇区

写平衡主要在文件读写过程中实现，读扇区只是将上层提供的逻辑扇区转化为物理扇区，直接读出相应数据，而写扇区是整个FFS里重点，在这里实现了写平衡，同时进行相应的坏块管理，坏块管理主要在第一次格式化时和擦除操作中完成。写扇区有两种情况，一种是扇区还未使用，可以直接写；另一种是已写过数据，此种情况又可分为两种情况，追加数据和修改已写数据，在扇区中追加数据时，追加次数高于8次时不可以直接写，由于Nand Flash不支持‘0’变‘1’，需要分别对待追加和修改，追加和修改是通过程序来判断的，对一个扇区进行写操作，将原扇区数据与要写进扇区的数据进行比较，如里某个字节的位从0变为1,说明是修改数据，否则说明此次是追加文件。如里是修改数据，假设所修改数据对应物理块号为A，此时，先在整个物理盘中查找擦除次数最少的块B，如果B块有数据，则在空闲块中查找擦除次数最少的物理块C，将B块数据复制到C块并擦除B 块使其成为空闲块，再将A块中不需改变的扇区数据复制到对应的B块扇区中，最后将要修改的扇区数据写到B块相应扇区，同时擦除A块；如果B块没有数据，就将A块中不需修改的扇区数据复制到对应B块扇区中，同时将修改扇区数据写入对应B块扇区中，在写操作过程中同时对使用标志域进行相应处理。如果是追加文件，首先在页使用情况域里找一未使用的页追加标志域，使其为10,然后将数据写入页内，再将页追加标志域置为00，如果此次掉电，则系统加载时根据该域恢复文件。

写扇区对应程序流程图见图2、图3。

3 结束语

本文分析了Nand Flash的特性及ZLG/FFS存在的不足，并根据这些特性研究与设计一个FFS，该FFS 实现了Nand Flash写平衡与坏块管理，解决了在不可靠的存储介质上实现可靠数据存储的问题，尤其是在追加文件时，由于每512字节可以追加8次，根据需要还可增加追加次数，从而从整体上尽可能保证在追加文件时不需要擦除闪存块。该软件已应用于水情自动测报系统中的Nand Flash管理，取得了良好的效果，提高了Nand Flash的使用寿命。本文作者创新观点：在Nand Flash的每页后16字节中增加了一个页使用情况标志域来记录追加完成状态及追加次数记录，从整体上尽量保证在追加文件时不需擦除闪存块，从而提高了Nand Flash的使用寿命。

N

Y

N

N

Y

Y

Y

N

获得物理块号

有对应块

取物理扇区号

修改已写数据

增加新块

开始

成功

返回失败

实际写扇区

成功

复制不改变扇区到新块

改变数据扇区实际写

成功

复制结束处理

返回成功

返回失败

增加新块

Y

图3 写扇区流程图

参考文献：

［1］谷葆春；周洪利；K9F56XXX0B系列Flash Memory的存储组织与操作实现；微计算机信息 , 2004,(04)

［2］Seung-Ho Lim，Kyu-Ho Park， An Efficient NAND Flash File System for Flash Memory Storage，IEEE TRANSACTIONS ON COMPUTERS, VOL. 55, NO. 7, JULY 2006

［3］李强,杜威，慕春棣.基于大容量闪存的嵌入式文件系统，计算机工程，2005年第31卷

［4］周立功等编著.ARM嵌入式系统软件开发实例（二），北京航天航空大学出社,2005

［5］沈建华，罗悦怿基于Nand Flash的FFS设计与实现，计算机应用与软件，Vol122,No. 6 Jun 2005

(全文结束)

NAND Flash中文版资料

NAND Flash 存储器 和 使用ELNEC编程器烧录NAND Flash 技术应用文档 Summer 翻译整理 深圳市浦洛电子科技有限公司 August 2006

目录 一． 简介 ----------------------------------------------------------------------------------- 1 二． NAND Flash与NOR Flash的区别 -------------------------------------------- 1 三． NAND Flash存储器结构描叙 --------------------------------------------------- 4 四． 备用单元结构描叙 ---------------------------------------------------------------- 6 五． Skip Block method（跳过坏块方式） ------------------------------------------ 8 六． Reserved Block Area method（保留块区域方式）----------------------------- 9 七． Error Checking and Correction（错误检测和纠正）-------------------------- 10 八． 文件系统 ------------------------------------------------------------------------------10 九． 使用ELNEC系列编程器烧录NAND Flash -------------------------------- 10 十． Invalid Block Management drop-down menu -------------------------------- 12 十一． User Area Settings3 -------------------------------------------------------- 13 十二． Solid Area Settings --------------------------------------------------------- 15 十三． Quick Program Check-box ---------------------------------------------- 16 十四． Reserved Block Area Options --------------------------------------------17 十五． Spare Area Usage drop-down menu ------------------------------------18

NOR-FLASH驱动文档(SST39VF1601)

NOR-FLASH驱动文档(SST39VF1601)2012-03-30 00:57:33 NOR-FLASH是最早出现的Flash Memory，目前仍是多数供应商支持的技术架 构.NOR-FLASH在擦除和编程操作较少而直接执行代码的场合，尤其是纯代码存储的应用中广泛使用,但是由于NOR-FLASH只支持块擦除,其擦除和编程速度较慢，而块尺寸又较大，导致擦除和编程操作所花费的时间很长,所以在纯数据存储和文件存储的应用中显得力不从心. NOR-FLASH的特点是: 1. 程序和数据可存放在同一芯片上，FLASH芯片拥有独立的数据总线和地址总线，能快速随 机读取，并且允许系统直接从Flash中读取代码执行，而无需先将代码下载至RAM中再执行； 2. 可以单字节或单字读取，但不能单字节擦除，必须以部分或块为单位或对整片执行擦除操 作，在执行写操作之前,必需先根据需要对部分,块或整片进行擦除,然后才能写入数据。 以SST系列NOR-FLASH芯片为例介绍FLASH的使用方法及驱动. 首先,在驱动的头文件中,要根据芯片的具体情况和项目的要求作如下定义: 1. 定义操作的单位,如 typedef unsigned char BYTE; // BYTE is 8-bit in length typedef unsigned short int WORD; // WORD is 16-bit in length typedef unsigned long int Uint32; // Uint32 is 32-bit in length 在这里地址多是32位的,芯片写操作的最小数据单位为WORD,定义为16位,芯片读操作的最小数据单位是BYTE,定义为8位. 2. 因为芯片分为16位和32位的,所以对芯片的命令操作也分为16位操作和32位操作(命令 操作在介绍具体的读写过程中将详细介绍). #ifdef GE01 /*宏NorFlash_32Bit，若定义了为32位NorFlash，否则为16位NorFlash*/ #define NorFlash_32Bit #endif 3. 根据芯片的情况,定义部分(段)和块的大小. #define SECTOR_SIZE 2048 // Must be 2048 words for 39VF160X #define BLOCK_SIZE 32768 // Must be 32K words for 39VF160X

浅谈NorFlash的原理及其应用

浅谈NorFlash的原理及其应用 NOR Flash NOR Flash是现在市场上两种主要的非易失闪存技术之一。Intel 于1988年首先开发出NOR Flash 技术，彻底改变了原先由EPROM（Erasable Programmable Read-Only-Memory电可编程序只读存储器）和EEPROM（电可擦只读存储器Electrically Erasable Programmable Read - Only Memory）一统天下的局面。紧接着，1989年，东芝公司发表了NAND Flash 结构，强调降低每比特的成本，有更高的性能，并且像磁盘一样可以通过接口轻松升级。NOR Flash 的特点是芯片内执行（XIP ，eXecute In Place），这样应用程序可以直接在Flash闪存内运行，不必再把代码读到系统RAM中。NOR 的传输效率很高，在1~4MB的小容量时具有很高的成本效益，但是很低的写入和擦除速度大大影响到它的性能。NAND的结构能提供极高的单元密度，可以达到高存储密度，并且写入和擦除的速度也很快。应用NAND的困难在于Flash的管理需要特殊的系统接口。性能比较 flash闪存是非易失存储器，可以对称为块的存储器单元块进行擦写和再编程。任何flash 器件的写入操作只能在空或已擦除的单元内进行，所以大多数情况下，在进行写入操作之前必须先执行擦除。NAND器件执行擦除操作是十分简单的，而NOR则要求在进行擦除前先要将目标块内所有的位都写为0。由于擦除NOR器件时是以64～128KB的块进行的，执行一个写入/擦除操作的时间为5s，与此相反，擦除NAND器件是以8～32KB的块进行的，执行相同的操作最多只需要4ms。执行擦除时块尺寸的不同进一步拉大了NOR和NAND之间的性能差距，统计表明，对于给定的一套写入操作（尤其是更新小文件时），更多的擦除操作必须在基于NOR的单元中进行。这样，当选择存储解决方案时，设计师必须权衡以下的各项因素。 l 、NOR的读速度比NAND稍快一些。 2、NAND的写入速度比NOR快很多。 3 、NAND的4ms擦除速度远比NOR的5s快。 4 、大多数写入操作需要先进行擦除操作。 5 、NAND的擦除单元更小，相应的擦除电路更少。此外，NAND 的实际应用方式要比NOR复杂的多。NOR可以直接使用，并可在上面直接运行代码；而NAND需要I/O接口，因此使用时需要驱动程序。不过当今流行的操作系统对NAND结构的Flash都有支持。此外，Linux内核也提供了对NAND结构的Flash的支持。详解 NOR

总结NAND FLASH控制器的操作

NAND FLASH相对于NOR FLASH而言，其容量大，价格低廉，读写速度都比较快，因而得到广泛应用。NOR FLASH的特点是XIP，可直接执行应用程序， 1～4MB时应用具有很高的成本效益。但是其写入和擦除的速度很低直接影响了其性能。 NAND FLASH不能直接执行程序，用于存储数据。在嵌入式ARM应用中，存储在其中的数据通常是读取到SDROM中执行。因为NAND FLASH主要接口包括 几个I/O口，对其中的数据都是串行访问，无法实现随机访问，故而没有执行程序。 NAND FLASH接口电路是通过NAND FLAH控制器与ARM处理器相接的，许多ARM处理器都提供NAND FLASH控制器，为使用NAND FLASH带来巨大方便。 K9F2G08U0B是三星公司的一款NAND FLASH产品。 K9F2G08U0B包含8个I/O，Vss、Vcc、以及控制端口（CLE、ALE、CE、RE、WE、WP、R/B）。其存储结构分块。 共2K 块 每块大小16 页 每页大小2K + 64BYTE 即容量=块数×页数×每页大小=2K×16×（2K + 64BYTE）=256M BYTE + 8M BYTE NAND FLASH控制器提供了OM[1:0]、NCON、GPG13、GPG14、GPG15共5个信号来选择NAND FLASH启动。 OM[1:0]=0b00时，选择从NAND FLASH启动。 NCON：NAND FLASH类型选择信号。 GPG13：NAND FLASH页容量选择信号。 GPG14：NAND FLASH地址周期选择信号。 GPG15:NAND FLASH接口线宽选择。0：8bit总线宽度；1：16bit总线宽度。 访问NAND FLASH 1）发生命令：读、写、还是擦除 2）发生地址：选择哪一页进行上述操作 3）发生数据：需要检测NAND FLASH内部忙状态 NAND FLASH支持的命令： #define CMD_READ1 0x00 //页读命令周期1 #define CMD_READ2 0x30 //页读命令周期2 #define CMD_READID 0x90 //读ID 命令 #define CMD_WRITE1 0x80 //页写命令周期1 #define CMD_WRITE2 0x10 //页写命令周期2 #define CMD_ERASE1 0x60 //块擦除命令周期1 #define CMD_ERASE2 0xd0 //块擦除命令周期2 #define CMD_STATUS 0x70 //读状态命令 #define CMD_RESET 0xff //复位 #define CMD_RANDOMREAD1 0x05 //随意读命令周期1

STM32使用FSMC控制NAND flash 例程概要

本文原创于观海听涛,原作者版权所有,转载请注明出处。 近几天开发项目需要用到STM32驱动NAND FLASH,但由于开发板例程以及固件库是用于小页(512B,我要用到的FLASH为1G bit的大页(2K,多走了两天弯路。以下笔记将说明如何将默认固件库修改为大页模式以驱动大容量NAND,并作驱动。 本文硬件:控制器:STM32F103ZET6,存储器:HY27UF081G2A 首先说一下NOR与NAND存储器的区别,此类区别网上有很多,在此仅大致说明: 1、Nor读取速度比NAND稍快 2、Nand写入速度比Nor快很多 3、NAND擦除速度(4ms远快于Nor(5s 4、Nor 带有SRAM接口,有足够的地址引脚来寻址,可以很轻松的挂接到CPU 地址和数据总线上,对CPU要求低 5、NAND用八个(或十六个引脚串行读取数据,数据总线地址总线复用,通常需要CPU支持驱动,且较为复杂 6、Nor主要占据1-16M容量市场,并且可以片内执行,适合代码存储 7、NAND占据8-128M及以上市场,通常用来作数据存储 8、NAND便宜一些 9、NAND寿命比Nor长 10、NAND会产生坏块,需要做坏块处理和ECC 更详细区别请继续百度,以上内容部分摘自神舟三号开发板手册

下面是NAND的存储结构: 由此图可看出NAND存储结构为立体式 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。 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。 我们这次使用的HY27UF081G2A其PDF介绍: Memory Cell Array = (2K+64 Bytes x 64 Pages x 1,024 Blocks 由此可见,该NAND每页2K,共64页,1024块。其中:每页中的2K为主容量Data Field, 64bit为额外容量Spare Field。Spare Field用于存贮检验码和其他信息用的,并不能存放实际的数据。由此可算出系统总容量为2K*64*1024=134217728个byte,即1Gbit。NAND闪存颗粒硬件接口: 由此图可见,此颗粒为八位总线,地址数据复用,芯片为SOP48封装。 软件驱动:(此部分写的是伪码,仅用于解释含义,可用代码参见附件 主程序: 1. #define BUFFER_SIZE 0x2000 //此部分定义缓冲区大小,即一次写入的数据 2. #define NAND_HY_MakerID 0xAD //NAND厂商号 3. #define NAND_HY_DeviceID 0xF1 //NAND器件号 4. /*配置与SRAM连接的FSMC BANK2 NAND*/

NAND FLASH在储存测试中的应用

NAND FLASH在储存测试系统中的应用(3) 2009-11-09 22:35:43 来源:王文杰马游春李锦明 关键字：NAND FLASH 储存测试K9K8G08UOM 2 NAND FLASkI Memory的硬件部分 本设计当中，FLASH的数据输入输出口、控制端口通过调理电路与FPGA的端口相连，图4所示是其硬件连接电路。 从图4中可知，FLASH的数据输入输出端口I／00～7、控制端口／CE、是通过芯片SN54LV245与FPGA相连；FLASH的控制端口cLE、ALE、／WE、／RE通过芯片SN54LV245和芯片74HCl4与ITGA相连。其中F-CLE、F-ALE、F—WE、F-RE、F—CE、F- R／Bur是FPGA的I／O口，是FPGA逻辑的输入输出口。CLE、ALE信号是FLASH存储器命令、地址锁存使能信号,／WE是保证命令、地址、数据能否及时正确的写入FLASH 的信号，／RE信号控制着数据的读取，这些信号的精确度关系着FLASH存储、读数功能的实现。所以，这些信号的好坏直接关系着FLASH的正常工作。经实践的电路调试，这些信号在传输过程中受到了其它因素的干扰，信号明显失真，在电路中加入74HCl4(非门)以后，信号会变得光滑，准确。 芯片SN54LV245是八进制三态总线收发器，DIR=1时，总线传输方向从A→B；DIR=0时，总线传输方向从B→A。／OE是片选信号。／0E，DIR信号是由FPGA内部编程逻辑控制的。 FL,ASH接口中，为了保证／wE、／RE、／CE、R／B控制信号初始状态无效，由硬件电路实现端口值拉高。本设计中不使用写保护功能，所以／WP端口也接上了上拉电阻。 3 结束语 基于闪存技术的固态存储器存储密度大，功耗小，可靠性高，体积小重量轻且成本也在不断降f氐，在航空应用中有良好的应用前景。在设计储存测试系统时选用大容量的NAIXD FLASH存储器大大提高了储存、读取速度，并且设计电路结构简单，易于修改。 (本文转自电子工程世界：http://www.eewo

nandflash用法

6 NAND FLASH CONTORLLER OVERVIEW In recent times, NOR flash memory gets high in price while an SDRAM and a NAND flash memory is comparatively economical , motivating some users to execute the boot code on a NAND flash and execute the main code on an SDRAM. S3C2440A boot code can be executed on an external NAND flash memory. In order to support NAND flash boot loader, the S3C2440A is equipped with an internal SRAM buffer called ‘Steppingstone’. When booting, the first 4K Bytes of the NAND flash memory will be loaded into Steppingstone and the boot code loaded into Steppingstone will be executed. Generally, the boot code will copy NAND flash content to SDRAM. Using hardware ECC, the NAND flash data validity will be checked. Upon the completion of the copy, the main program will be executed on the SDRAM. comparatively 比较地、相当地 motivating v. 激励；刺激；调动…的积极性（motivate的ing形式） execute vt. 实行；执行；处死 internal n. 内脏；本质adj. 内部的；里面的；体内的；（机构）内部的 Steppingstone n. 踏脚石；进身之阶；达到目的的手段 validity n. [计] 有效性；正确；正确性 content n. 内容，目录；满足；容量adj. 满意的；vt. 使满足 FEATURES 1. Auto boot: The boot code is transferred into 4-kbytes Steppingstone during reset. After the transfer, the boot code will be executed on the Steppingstone. 2. NAND Flash memory I/F: Support 256Words, 512Bytes, 1KWords and 2KBytes Page. 3. Software mode: User can directly access NAND flash memory, for example this feature can be used in read/erase/program NAND flash memory. 4. Interface: 8 / 16-bit NAND flash memory interface bus. 5. Hardware ECC generation, detection and indication (Software correction). 6. SFR I/F: Support Little Endian Mode, Byte/half word/word access to Data and ECC Data register, and Word access to other registers 7. SteppingStone I/F: Support Little/Big Endian, Byte/half word/word access. 8. The Steppingstone 4-KB internal SRAM buffer can be used for another purpose after NAND flash booting. 特性 1。自动引导:在复位时，引导代码写入4-k字节的中转区，在转移后启动 代码将在中转区上执行。 2。NAND闪存接口:支持256字，512字节，1k字和2KB字节页。 3。软件模式:用户可以直接访问NAND闪存，例如这个特性可以用于 读/写/擦除NAND闪存。

NAND Flash原理和使用

目录 1．概述 (2) 2．功能框图 (3) 3．管脚 (3) 4．寻址 (4) 5．总线操作 (5) 6．命令表 (6) 7．PAGE READ，0x00-0x30 (7) 8．RANDOM DATA READ，0x05-0xE0 (7) 9．PAGE READ CACHE MODE START，0x31；PAGE READ CACHE MODE START LAST，0x3F (8) 10．READ ID，0x90 (8) 11．READ STATUS，0x70 (9) 12．编程操作 (9) 13．内部数据搬移 (11) 14．块擦除操作，0x60-0xD0 (12) 15．复位操作，0xFF (13) 16．写保护操作 (13) 17．错误管理 (14)

以Micron公司的MT29F2G08为例介绍NAND Flash原理和使用。 1．概述 MT29F2G08使用一个高度复用的8-bit总线（I/O[7:0]）来传输数据、地址、指令。5个命令脚（CLE、ALE、CE#、WE#）实现NAND命令总线接口规程。3个附加的脚用作: 控制硬件写保护（WP#）、监视芯片状态（R/B#），和发起上电自动读特征（PRE-仅3V芯片支持）。注意, PRE功能不支持宽温芯片。 MT29F2G08内部有2048个可擦除的块，每个块分为64个可编程的页，每个页包含2112字节（2048个字节作为数据存储区，64个备用字节一般作为错误管理使用）。 每个2112个字节的页可以在300us内编程，每个块（64x2112=132K）可以在2ms内被擦除。片上控制逻辑自动进行PROGRAM和ERASE操作。 NAND的内部存储阵列是以页为基本单位进行存取的。读的时候，一页数据从内部存储阵列copy到数据寄存器，之后从数据寄存器按字节依次输出。写（编程）的时候，也是以页为基本单位的：起始地址装载到内部地址寄存器之后，数据被依次写入到内部数据寄存器，在页数据写入之后，阵列编程过程启动。 为了增加编程的速度，芯片有一个CACHE寄存器。在CACHE编程模式，数据先写入到CACHE寄存器，然后再写入到数据寄存器，一旦数据copy进数据寄存器后，编程就开始。在数据寄存器被装载及编程开始之后，CACHE寄存器变为空，可以继续装载下一个数据，这样内部的编程和数据的装载并行进行，提高了编程速度。 内部数据搬移命令（INTERNAL DATA MOVE）也使用内部CAHCE寄存器，通常搬移数据需要很长时间，通过使用内部CACHE寄存器和数据寄存器，数据的搬移速度大大增加，且不需要使用外部内存。

STM32使用FSMC控制NAND flash 例程

本文原创于观海听涛，原作者版权所有，转载请注明出处。 近几天开发项目需要用到STM32驱动NAND FLASH，但由于开发板例程以及固件库是用于小页（512B），我要用到的FLASH为1G bit的大页（2K），多走了两天弯路。以下笔记将说明如何将默认固件库修改为大页模式以驱动大容量NAND，并作驱动。 本文硬件：控制器：STM32F103ZET6，存储器：HY27UF081G2A 首先说一下NOR与NAND存储器的区别，此类区别网上有很多，在此仅大致说明： 1、Nor读取速度比NAND稍快 2、Nand写入速度比Nor快很多 3、NAND擦除速度（4ms）远快于Nor（5s） 4、Nor 带有SRAM接口，有足够的地址引脚来寻址，可以很轻松的挂接到CPU地址和数据总线上，对CPU要求低 5、NAND用八个（或十六个）引脚串行读取数据，数据总线地址总线复用，通常需要CPU支持驱动，且较为复杂 6、Nor主要占据1-16M容量市场，并且可以片内执行，适合代码存储 7、NAND占据8-128M及以上市场，通常用来作数据存储 8、NAND便宜一些 9、NAND寿命比Nor长 10、NAND会产生坏块，需要做坏块处理和ECC 更详细区别请继续百度，以上内容部分摘自神舟三号开发板手册 下面是NAND的存储结构： 由此图可看出NAND存储结构为立体式 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。 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。 我们这次使用的HY27UF081G2A其PDF介绍： Memory Cell Array = (2K+64) Bytes x 64 Pages x 1,024 Blocks 由此可见，该NAND每页2K，共64页，1024块。其中：每页中的2K为主容量Data Field，64bit为额外容量Spare Field。Spare Field用于存贮检验码和其他信息用的，并不能存放实际的数据。由此可算出系统总容量为2K*64*1024=134217728个byte，即1Gbit。NAND闪存颗粒硬件接口： 由此图可见，此颗粒为八位总线，地址数据复用，芯片为SOP48封装。 软件驱动：（此部分写的是伪码，仅用于解释含义，可用代码参见附件） 主程序： 1. #define BUFFER_SIZE 0x2000 //此部分定义缓冲区大小，即一次写入的数据 2. #define NAND_HY_MakerID 0xAD //NAND厂商号 3. #define NAND_HY_DeviceID 0xF1 //NAND器件号

大容量NAND Flash在多媒体手机中的应用

大容量NAND Flash 在多媒体手机中的应用 1 引言随着手机市场竞争的日趋激烈，多媒体手机逐渐成为市场的宠儿。 因为有大量的多媒体数据，因此大容量存储是多媒体手机所要解决的首要问题。NOR 和NAND 是现在市场上两种主要的非易失闪存技术。NOR 的特点是芯片 内执行（XIP，eXecuteInPlace），这样应用程序可以直接在flash 闪存内运行， 不必再把代码读到系统RAM 中。NOR 的传输效率很高，在1~4MB 的小容量 时具有很高的成本效益，但是很低的写入和擦除速度大大影响了它的性能。NAND 结构能提供极高的单元密度，可以达到高存储密度，并且写入和擦除的 速度也很快，是大数据量存储的最佳选择。在选择存储方案的时候，设计师必 须综合考虑以下因素：（1）NOR 的读速度比NAND 稍快一些。（2）NAND 的 写入速度比NOR 快很多（3）NAND 的4ms 擦除速度远比NOR 的5s 快。（4）大多数写入操作需要先进行擦除操作。（5）NAND 的擦除单元更小，相应的擦 除电路更少。（6）NAND 闪存中每个块的最大擦写次数是一百万次，而NOR 的擦写次数是十万次。此外，NAND 的使用比NOR 的使用复杂的多。在NOR 器件上运行代码不需要任何的软件支持，在NAND 器件上进行同样操作时，通 常需要驱动程序，也就是内存技术驱动程序（MTD），NAND 和NOR 器件在 进行写入和擦除操作时都需要MTD.使用NOR 器件时所需要的MTD 要相对少 一些，许多厂商都提供用于NOR 器件的更高级软件，这其中包括M-System 的TrueFFS 驱动，该驱动被 WindRiverSystem、Microsoft、QNXSoftwareSystem、Symbian 和Intel 等厂商所采用。2 TC58DDM82A1XBJ5 在多媒体手机中的应用在多媒体手机中，TC58DDM82A1XBJ5 主要用来存储图片、声音文件等数据量较大的文件。 TC58DDM82A1XBJ5 是Toshiba 公司生产的256MbitsNANDEEPROM.工作电压

如何用SmartPRO 6000纠正NAND Flash烧录过程位反转

如何用SmartPRO 6000纠正NAND Flash烧录过程位反转 近日某电子科技有限公司的客户邮件反馈：使用我们的SmartPRO 6000F-Plus烧录MICRON厂家的TSOP48封装的Nand Flash MT29F2G08ABAEA，不良率比较高，甚至达到了10%的烧录不良率，而烧录SAMSUNG厂家的TSOP48封装的K9F1G08U0E这颗芯片就不会有这种状况，由此可以确定烧录器与烧录座本身固件是没有问题的，所以客户怀疑应该是芯片算法有问题，需要我们重新优化下。 烧录器的功能很简单、很专一，那就是把数据完完整整、重复地复制到每一颗芯片上，复制成功了就提示Pass，复制失败了就提示Fail；SmartPRO 6000F-Plus是一台全心专注于高品质、高效率的Flash专用烧录编程器；目前为止，有广泛的、优秀的烧录客户群，软件、硬件和算法都是客户批量生产验证过的，非常成熟。 那问题究竟出在哪里呢，让我们继续看吧！ 先友情提醒一下，我们的烧录软件做有一个监控“电子眼”(操作日记)，时刻记录着客户对每颗芯片的烧录情况；客户有任何违规操作或者烧录异常现象，我们都可以迅速重返到“案发现场”，找到问题的根源；

我们第一时间让客户把操作日记发过来，从操作日记上看，客户反馈的现象确实存在，日志也帮助我们很快找到了这种异常： 但是这种现象并不是因为烧录器造成，而是芯片本身存在的工艺差异原因导致的；可能有人就会马上反驳，明显地出现如此高的烧录不良率，编程器原厂就没有任何责任，而是一句话就把问题推到芯片原厂？不要着急，继续往下看。 首先，我们普及一下Nand Flash的一个特性：位反转；Nand Flash由于本身硬件的内在特性，会导致（极其）偶尔的出现位反转的现象。所谓的位反转(bit flip)，指的是原先Nand Flash中的某个位变化了，即要么从1变成0了，要么从0变成1了。而出现这种怪异的现

如何用jlink烧写uboot到nand flash

1.通过Nor Flash下载 a. speed 12000 //设置TCK为12M，下载程序时会很快 b. loadbin d:\u-boot.bin 0x30000000 注意：0x30000000是你想要下载u-boot.bin到开发板的内存地址， 内存地址根据不同的开发板设定不同，因为本文中使用的是FL2440， 片上系统是S3C2440，内存挂载的地址区域是 0x30000000~0x33ffffff， 我们只需要把u-boot.bin下载到这片区域即可 然后我们在U-boot命令行模式输入NAND Flash擦除和写入命令即可： c.nand erase 0 40000 // 擦除从0地址开始的大小为0x40000的Nnad Flash扇区，0x40000是待写入的U-boot.bin的大致长度， 长度必须为NAND Flash页大小的整数倍，通常会需要比u-boot.bin实际长度长。 d.nand write 30000000 0 40000 // 把前面下载到0x30000000的 u-boot.bin烧写到Nand去 二、方法二，直接通过JLink 假如你的开发板没有NOR Flash或者是你使用的NOR Flash还未被J-FLASH ARM所支持， 这时上面的方法你就无法使用了，这时候你需要一个初始化内存SDRAM的程序， 这个程序完成的功能也就是配置好SDRAM的寄存器，使它能正常工作， fl2440的内存初始化程序下载地址：“2440init.bin”。你还需要准备一个特殊的u-boot_SDRAM.bin， 它与你要烧写到NAND Flash的u-boot.bin有区别，u-boot_SDRAM.bin编译时需要在include/configs/开发板配置文件.h文件中添加： #define CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT 1 //用来支持uboot在内存中直接运行 添加这个宏定义之后，U-boot就跳过了内存初始化的部分，因为此时我们的内存已经先由“2440init.bin“初始化好了，再次初始化会出现内存数据的丢失。 做好上面的准备工作之后，首先将开发板设为从NAND Flash启动，启动 J-Link commander，先假设“u-boot.bin”和“2440init.bin”在电脑的D盘根目录下。 1.loadbin d:\2440init.bin 0 2.setpc 0 3.g 为什么需要把"2440init.bin"复制到0x0地址是因为S3C2440有4K的SRAM，它不需要初始化就可以直接执行程序，从NAND Flash启动时， 这个SRAM的地址会挂载到0x0~0x1000的地址空间， 我们先把"2440init.bin"复制到SRAM中运行， 第 1 页

Nandflash应用

NAND Flash芯片K9F1208在uPSD3234A上的应用 1 NAND FlaSh和NOR Flash 闪存(Flash Memory)由于其具有非易失性、电可擦除性、可重复编程以及高密度、低功耗等特点,被广泛地应用于手机、MP3、数码相机、笔记本电脑等数据存储设备中。NAND Flash和NOR Flash是目前市场上两种主要的非易失闪存芯片。与NOR Flash相比,NAND Flash在容量、功耗、使用寿命等方面的优势使其成为高数据存储密度的理想解决方案。NOR Flash的传输效率很高,但写入和擦除速度较低;而NAND Flash以容量大、写速度快、芯片面积小、单元密度高、擦除速度快、成本低等特点,在非易失性类存储设备中显现出强劲的市场竞争力。 结构：NOR Flash为并行,NAND Flash为串行。 总线：NOR Flash为分离的地址线和数据线,而NANDFlash为复用的。 尺寸：典型的NAND Flash尺寸为NOR Flash尺寸的1／8。 坏块：NAND器件中的坏块是随机分布的,需要对介质进行初始化扫描以发现坏块,并将坏块标记为不可用。 位交换：NAND Flash中发生的次数要比NOR Flash多,建议使用NAND闪存时,同时使用EDC／ECC算法。 使用方法：NOR Flash是可在芯片内执行(XIP,eXecute In Place),应用程序可以直接在FIash闪存内运行,不必再把代码读到系统RAM中;而NAND Flash则需I／O接口,因此使用时需要写入驱动程序。 通过以上的分析和比较,NAND Flash更适合于大容量数据存储的嵌入式系统。本设计选用Samsung公司生产的NAND Flash存储器芯片K9F1208作为存储介质,并应用在基于uPSD3234A增强型8051单片机的嵌入式系统中。

iMX283移植过程说明

1、USB启动 USB 启动时，i.MX283 第一级启动环境将其自身初始化为一个USB Device 设备，经过USB 通讯连接线缆连接到开发PC机，在开发PC上使用 sb_loader.exe软件将当前目录下的sb文件通过USB传输到 EasyARM-iMX283 的RAM上并且运行。具体步骤如下： 1. 连接串口线及USB通讯线到开发PC机相应接口，设置启动模式为 USB 启动模式，上电。（注意：USB启动模式时，需要禁止掉看门狗，跳冒设定如下图 3-1 USB启动模式）。 2.将eboot_ivt.sb 拷贝到sb_loader.exe 相同目录下，打开使用命令： sb_loader /f eboot_ivt.sb或者使用批处理程序flash_eboot.bat。开发PC出现如下所示命令行信息。

并且在串口终端中出现以下信息： 2、加载U-Boot到Flash 实现NandFlash 的 Eboot烧写，需要用到Eboot对NandFlash的烧写功 能。向NandFlash进行Eboot烧写，可以由如下步骤完成。

1.使用USB启动模式启动Eboot，按住空格键进入 Eboot菜单选项。如下所 示。 2.打开出厂WinCE 工程，配置项目参数，选择其中下载对象 eboot_ivt.msb，然后配置VS2005下载参数。 依次打开VS2005菜单中的“项目”->“EasyARM-iMX283-SRC属性”，如下所示。 在“EasyARM-iMX283-SRC 属性页”中选择“配置属性”下的“General”，在此下面设置“Build Type”为“Release”，在“Target file name for debugger:”中手工填入“eboot_ivt.msb”。 如下所示。

使用JLink间接烧写S3C2410、S3C2440开发板Nor、Nand Flash的方法

使用JLink间接烧写S3C2410、S3C2440开发板Nor、 Nand Flash的方法 1. 简要说明 JLink的调试功能、烧写Flash的功能都很强大，但是对于S3C2410、S3C2440的Flash 操作有些麻烦：烧写Nor Flash时需要设置SDRAM，否则速率很慢；烧写Nand Flash只是从理论上能够达到，但是还没有人直接实现这点。 本文使用一个间接的方法来实现对S3C2410、S3C2440开发板的Nor、Nand Flash的烧写。原理为：JLink可以很方便地读写内存、启动程序，那么可以把一个特制的程序下载到开发板上的SDRAM去，并运行它，然后使用这个程序来烧写。 2. 操作步骤 2.1 连接硬件 对于大多数的S3C2410、S3C2440开发板而言，它们所用的JTAG接口一般有3种(如图1所示)，其中前两种用得比较多。 图1. 三种常用的JTAG接口 但是市面上的JLink，大多只支持第3种JTAG接口，所以需要用到转接板。或者直接使用JLink的变种，如图2所示的两种改进版JLink：

图2. 两种改进版JLink 以mini2440为例，如图3接好JTAG线。 图3. 改进版JLink与mini2440的连接 2.2 运行J-Link commander J-Link commander启动界面如图4所示，(如果没有发现检测到CPU，就在里面执行usb 命令连接JLink，再执行r命令识别处理器)。

图4. J-Link commander启动界面 2.3 下载运行特制的程序 对于S3C2410、S3C2440处理器，它们内部有4K的SRAM，当使用Nor Flash启动时，地址为0x40000000；当使用Nand Flash启动时，地址为0。 对于S3C2410、S3C2440开发板，一般都外接64M的SDRAM。SDRAM能被使用之前，需要经过初始化。 所以，先把一个init.bin下载到内部SRAM去运行，它执行SDRAM的初始化；然后再下载一个比较大的程序，比如u-boot到SDRAM去动行，它将实现对Nor、Nand Flash的操作。 以下是在J-Link commander里的命令，假设init.bin、u-boot.bin在e:盘下。 1. speed 12000 //设置TCK为12M，下载程序时会很快 2. 下载并运行init.bin，这是用来初始化SDRAM的 2.1 如果是NAND启动： loadbin e:\init.bin 0 setpc 0 g 2.2 如果是Nor启动： loadbin e:\init.bin 0x40000000 setpc 0x40000000 g 3. 下载特制的uboot： h loadbin e:\u-boot.bin 0x33f80000

如何用hjtag在nand flash中烧写boot

烧写nand flash的前提，给开发板连接好电源线、串口线和jtag(使用wiggler口)。插好核心板跳线J5。 1.开发板上电，用H-JTAG检测CPU。 2.点击H-JTAG的菜单Flasher—>Start H-Flasher如图1 图1 3.然后进行配置。第一项Flash Selection,选择nand里面的s3c2440+k9f1g08，如图2 注意：有的可能没有nand芯片可选，不用着急，这是你的H-JTAG版本太低了，下载一个H-JTAG_0.9.2版本的装上即可。在H-JTAG菜单栏的Help的下拉菜单中有H-JTAG Home,即H-JTAG主页，根据提示就可以在上边下载一个H-JTAG_0.9.2版本的软件了。

图2 4.第二项Configuration,配置如图3： 图3

5.第三、四项不用设置 6.第五项Programming。首先要检测Flash芯片，点击右上角的Check。如果检测到则如图 3篮圈部分所示：芯片的型号应和图2右侧的内容相符。如果有需要，可以先擦除（erase）一下flash，注意，这个擦除默认是全flash擦除。 注意：在CPU还在初始化阶段可以检测多次，但当开发板启动到图4DNW所示的时候，则只能检测一次，当再次检测的时候会提示你检查FLASH型号如图5。 7.Type、Dst Addr、Src选择如图3所示。烧写文件为2440boot.bin. 图4

图5 8.上边的一切都准备好之后则开始烧写了，点击Check下面的Program,则出现图6所示的进度条，烧好之后Close。 图6 9.到现在位置，Boot以基本烧写完毕，关闭电源。 10.开发板上电即可启动BOOT了如图8 图7

使用JLink烧写ARM9开发板NAND+FLASH的方法

使用JLink间接烧写ARM9开发板Nor或Nand Flash的方法 1.简要说明 JLink的调试功能、烧写Flash的功能都很强大，但是对于ARM9的Flash操作有些麻烦：烧写Nor Flash时需要设置SDRAM，否则速率很慢；烧写Nand Flash只是从理论上能够达到，但是还没有人直接实现这点。 本文使用一个间接的方法来实现对S3C2410、S3C2440开发板的Nor、Nand Flash的烧写。原理为：JLink可以很方便地读写内存、启动程序，那么可以把一个特制的程序下载到开发板上的SDRAM去，并运行它，然后使用这个程序来烧写。 2.操作步骤 2.1连接硬件 对于大多数的S3C2410、S3C2440开发板而言，它们所用的JTAG接口一般是2.0mm 间距的。JLink采用的是标准的2.54mm间距20pin的JTAG接口，所以可能需要用到转接板。 2.2运行J-Link commander J-Link commander启动后会自动化检测CPU，如果没有发现检测到CPU，就在里面执行usb命令连接JLink，再执行r命令识别处理器。 2.3下载运行特制的程序 对于S3C2410、S3C2440处理器，它们内部有4K的SRAM，当使用Nor Flash启动时，地址为0x40000000；当使用Nand Flash启动时，地址为0。 对于S3C2410、S3C2440开发板，一般都外接64M的SDRAM。SDRAM能被使用之前，需要经过初始化。 所以，先把一个init.bin下载到内部SRAM去运行，它执行SDRAM的初始化；然后再下载一个比较大的程序，比如u-boot到SDRAM去运行，它将实现对Nor、Nand Flash的操作。 以下是在J-Link commander里的命令，假设init.bin、u-boot.bin在e:盘下。 1.speed12000//设置TCK为12M，下载程序时会很快 2.下载并运行init.bin，这是用来初始化SDRAM的 2.1如果是NAND启动： loadbin e:\init.bin0 setpc0 g 2.2如果是Nor启动： loadbin e:\init.bin0x40000000 setpc0x40000000 g 3.下载特制的uboot： h loadbin e:\u-boot.bin0x33f80000