1、結(jié)構(gòu)分析
NAND FLASH以頁（page）為單位進行讀寫，以塊(block)為單位進行擦除。
其中，512B用于存放數(shù)據(jù)，16B用于存放其他信息（包括：塊好壞的標記、塊的邏輯地址、頁內(nèi)數(shù)據(jù)的ECC校驗和等）。2410處理器針對NAND設備還集成了硬件ECC校驗，這將大大提高NAND設備的讀寫效率。系統(tǒng)在每次讀一頁后會計算其校驗和，并和存儲在頁內(nèi)的冗余的16B內(nèi)的校驗和做比較，以此來判斷讀出的數(shù)據(jù)是否正確。
NAND FLASH有與頁大小相同的頁寄存器，用于數(shù)據(jù)緩存。當讀數(shù)據(jù)時，先從NAND FLASH內(nèi)存單元把數(shù)據(jù)讀到頁寄存器，外部通過訪問NAND FLASH I/O端口獲得頁寄存器中數(shù)據(jù)（地址自動累加）；當寫數(shù)據(jù)時，外部通過NAND FLASH I/O端口輸入的數(shù)據(jù)首先緩存在頁寄存器，寫命令發(fā)出后才寫入到內(nèi)存單元中。
按照k9f1208的組織方式可以分四類地址： Column Address、halfpage pointer、Page Address 、Block Address。A[0:25]表示數(shù)據(jù)在64M空間中的地址。
Column Address表示數(shù)據(jù)在半頁中的地址，大小范圍0~255，用A[0:7]表示；
halfpage pointer表示半頁在整頁中的位置，即在0~255空間還是在256~511空間，用A[8]表示；
Page Address表示頁在塊中的地址，大小范圍0~31，用A[13:9]表示；
Block Address表示塊在flash中的位置，大小范圍0~4095，A[25:14] 表示；
2、NAND設備的軟件調(diào)試步驟：
設置相關寄存器、NAND 設備的初始化、NAND設備的識別、NAND設備的讀擦寫（帶ECC校驗）
NFCONF――配置寄存器
NFCONT――控制寄存器
NFCMD―― 命令設置寄存器
NFADDR――地址設置寄存器
NFDATA――數(shù)據(jù)寄存器
NFSTAT―― 操作狀態(tài)寄存器
NFECC―― ECC 寄存器
讀操作過程
K9f1208的尋址分為4個cycle。分別是：A[0:7]、A[9:16]、A[17:24]、A[25]。讀操作的過程為: 1、發(fā)送讀取指令；2、發(fā)送第1個cycle地址；3、發(fā)送第2個cycle地址；4、發(fā)送第3個cycle地址；5、發(fā)送第4個cycle地址；6、讀取數(shù)據(jù)至頁末。K9f1208提供了兩個讀指令，‘0x00’、‘0x01’。這兩個指令區(qū)別在于‘0x00’可以將A[8]置為0，選中上半頁；而‘0x01’可以將A[8]置為1，選中下半頁。雖然讀寫過程可以不從頁邊界開始，但在正式場合下還是建議從頁邊界開始讀寫至頁結(jié)束。
寫操作過程
寫操作的過程為: 1、發(fā)送寫開始指令；2、發(fā)送第1個cycle地址；3、發(fā)送第2個cycle地址；4、發(fā)送第3個cycle地址；5、發(fā)送第4個cycle地址；6、寫入數(shù)據(jù)至頁末；7、發(fā)送寫結(jié)束指令
3、存儲檢查
需要ECC（Error Corection Code）校驗，壞塊標注、地址映射等一系列的技術(shù)手段來達到可靠存儲目的。
SSFDC軟件規(guī)范中，詳細定義了如何利用NAND設備每個頁中的冗余信息來實現(xiàn)上述功能。這個軟件規(guī)范中，很重要的一個概念就是塊的邏輯地址，它將在物理上可能不連續(xù)、不可靠的空間分配編號，為他們在邏輯空間上給系統(tǒng)文件提供一個連續(xù)可靠的存儲空間。表1給出了SSFDC規(guī)范中邏輯地址的標注方法。在系統(tǒng)初始化的時候，驅(qū)動程序先將所有的塊掃描一遍，讀出他們所對應的邏輯地址，并把邏輯地址和虛擬地址的映射表建好。系統(tǒng)運行時，驅(qū)動程序通過查詢映射表，找到需要訪問的邏輯地址所對應的物理地址然后進行數(shù)據(jù)讀寫。
表1 冗余字節(jié)定義
| 字節(jié)序號 | 內(nèi)容 | 字節(jié)序號 | 內(nèi)容 |
| 512 | 用戶定義數(shù)據(jù) | 520 | 后256BECC校驗和 |
| 513 | 521 |
| 514 | 522 |
| 515 | 523 | 塊邏輯地址 |
| 516 | 數(shù)據(jù)狀態(tài) | 524 |
| 517 | 塊狀態(tài) | 525 | 前256BECC校驗和 |
| 518 | 塊邏輯地址1 | 526 |
| 519 | 527 |
表2給出了塊邏輯地址的存放格式，LA表示邏輯地址，P代表偶校驗位。邏輯地址只有10bit，代表只有1024bit的尋址空間。而SSFDC規(guī)范將NAND設備分成了多個zone，每個zone 內(nèi)有1024塊，但這物理上的1024塊映射到邏輯空間只有1000塊，其他的24塊就作為備份使用，當有壞塊存在時，就可以以備份塊將其替換。
表2 邏輯地址格式
| D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 | |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | LA9 | LA8 | LA7 | 第518 523字節(jié) |
| LA6 | LA5 | LA4 | LA3 | LA2 | LA1 | LA0 | P | 第519 524字節(jié) |
有了以上的軟件規(guī)范，就可以對NAND設備寫出較標準的ECC校驗，并可以編寫檢測壞塊、標記壞塊、建立物理地址和邏輯地址的映射表的程序了。
static int NF_IsBadBlock(U32 block) //檢測壞塊
{
int i;
unsigned int blockPage;
U8 data;
blockPage=(block<<5); // For 2'nd cycle I/O[7:5]
NF_nFCE_L();
NF_CMD(0x50); // Spare array read command
// Read the mark of bad block in spare array(M addr="5")
NF_ADDR(517&0xf);
NF_ADDR(blockPage&0xff); // The mark of bad block is in 0 page
NF_ADDR((blockPage>>8)&0xff); // For block number A[24:17]
NF_ADDR((blockPage>>16)&0xff); // For block number A[25]
for(i=0;i<10;i++); // wait tWB(100ns) //?????
NF_WAITRB(); // Wait tR(max 12us)
data=NF_RDDATA();
NF_nFCE_H();
if(data!=0xff)
{
Uart_Printf("[block %d has been marked as a bad block(%x)]\n",block,data);
return 1;
}
else
{
return 0;
}
}
static int NF_MarkBadBlock(U32 block) //標記壞塊
{
int i;
U32 blockPage=(block<<5);
seBuf[0]=0xff;
seBuf[1]=0xff;
seBuf[2]=0xff;
seBuf[5]=0x44; // Bad blcok mark="0
NF_nFCE_L();
NF_CMD(0x50);
NF_CMD(0x80); // Write 1st command
NF_ADDR(0x0); // The mark of bad block is
NF_ADDR (blockPage&0xff); // marked 5th spare array
NF_ADDR((blockPage>>8)&0xff); // in the 1st page.
NF_ADDR((blockPage>>16)&0xff);
for(i=0;i<16;i++)
{
NF_WRDATA(seBuf[i]); // Write spare array
}
NF_CMD(0x10); // Write 2nd command
for(i=0;i<10;i++); //tWB = 100ns. //
NF_WAITRB(); // Wait tPROG(200~500us)
NF_CMD(0x70);
for(i=0;i<3;i++); //twhr=60ns///
if (NF_RDDATA()&0x1) // Spare arrray write error
{
NF_nFCE_H();
Uart_Printf("[Program error is occurred but ignored]\n");
}
else
{
NF_nFCE_H();
}
Uart_Printf("[block #%d is marked as a bad block]\n",block);
return 1;
}
//建立物理地址到邏輯地址的映射表
int search_logic_block(void)
{
unsigned int block,i,blockPage,logic_no,zone,zone_i;
U8 SE[16];
for(i=0;i<BLOCK_NR;i++) //初始化全局變量
lg2ph[i]=space_block[i]=0xffff;
logic_number=0;
space_nr=0;
NF_nFCE_L();
zone=BLOCK_NR/1024; //確定NAND設備中zone的個數(shù)
for(zone_i=0;zone_i<zone;zone_i++)
{
//搜索每個zone 內(nèi)邏輯地址和物理地址的映射關系
for(block=0;block<1024;block++)
{
blockPage=((block+zone_i*1024)<<BLOCK_ADDRERSS_SHIFT);
NF_WATIRB(); //等待R/B#信號有效讀取每個block內(nèi)部
第0個Page 內(nèi)冗余的16個字節(jié)
NF_CMD(0x50);
NF_ADDR(0); // Column 0
NF_ADDR(blockPage&0xff);
NF_ADDR((blockPage>>8)&0xff); // Block & page num.
NF_ADDR((blockPage>>16)&0xff);
NF_WATIRB(); //等待R/B#信號有效
for(i=0;i<16;i++)
se[i]=NF_RDDATA(); // Write spare array
NF_WATIRB();
if(se[5]!=0xff) //檢測是否存在壞塊
printk("\n\rphysic block %d is bad block\n\r",block);
else if(se[7]!=se[12])
printk("block address1:%d!=block address2 %d\n\r",se[7],se[12]);
else if(se[6]0xf8)==0x10)
{
//計算該block對應的邏輯地址
logic_no=((0x7&se[6])<<7)+(se[7]>>1)+zone_i*1000;
if(lg2ph[logic_no]!=0xffff) //說明有2個block擁有相同的邏輯地址
printk("physical block %d and block %d have the same logic number %d\n",lg2ph[logic_no],block,logic_no);
else lg2ph[logic_no]=block; //將該block的邏輯地址關系記入lg2ph表
logic_number++;
}
else if(se[7]==0xff) //說明該block尚未編號
{space_block[space_nr]=block;
space_nr++;
}
}
}
printk("there are totally %d logic blocks\n\r",logic_number);
NF_nFCE_H();
return logic_number;
}
這段代碼的主要作用就是產(chǎn)生數(shù)組lg2ph[],這個數(shù)組的含義就是“塊物理地址=lg2ph[邏輯地址]”。
