1：开发环境

芯片：NUC977
控制器：FMI
flash芯片：W29N02GVS1AA

2：Nandflash原理

2.1 命名含义

2.2 引脚含义

CE ：chip Enable 片选信号低电平有效（上面带横杠表示低电平有效）
WE：Write Enable 写使能低电平有效
RE: Read Enable 读使能低电平有效
ALE：Address Latch Enable 地址占有使能
CLE：Command Latch Enable 命令占有使能
WP： write Project 写保护低电平有效
RY/#BY: Read/Busy 空闲与繁忙状态
I/Ox : Input and Output 输入与输出引脚

一般工作得方式是：CE为低选中芯片，WE控制要写入数据， RE控制读出数据。当ALE为高时，表示可以写入地址。当CLE为高时，表示可以协议命令。当ALE和CLE都为低可以经行数据得读写。
当操作都完成后可以通过RY/#BY得状态来判断是否真正得完成。

3：内部存储格式

3.1 page

再nand flash内部最小操作单位时page，可以时512， 2K， 4K。这里得一个page是2K。

3.2 OOB/Spare Area / Redundant Area /

nand flash中每一页对应一块区域，用于存放校验的ECC数据和其他一些信息，比如上层文件系统放的和自己文件系统相关的数据。这个区域，在Linux MTD相关系统中，被称作oob（out of band），可以翻译为带外，也就是nand flash的一个页，可以称作一个band，band之外，对应的就是指那个多出来的，特殊的区域了。而nand flash的datasheet中，一般成为spare area，可译为空闲区域，另外，在ID的含义解释中也叫做redundant area，可译为冗余区域，归根结底，都是一个含义。不要被搞糊涂了就好

3.3 block

64个页是一个block，这里的大小是 64 * 2K = 128 K。 block是擦除的最小单元

3.4 Plane

1024个block是一个Plane ，这里的大小为 1024 * 128K = 128M

3.5 Chip

对于chip，其实任何某个型号的flash，都可以称其是一个chip，但是实际上，此处的chip，是针对内部来说的，也就是某型号的flash，内部有几个chip，比如下面会举例说到的，三星的2GB的K9WAG08U1A芯片（可以理解为外部芯片/型号）内部装了2个单片是1GB的K9K8G08U0A，此时就称 K9WAG08U1A内部有2个chip，而有些单个的chip，内部又包含多个plane，比如上面的W29N02GVS1AA内部包含2个单片是2Gb的Plane。只有搞清楚了此处的chip和plane的关系，才能明白后面提到的多页（Multi Plane / Multi Page）编程和交互（interleave）编程的含义。

这里的大小为 2 * 128M = 256M

3.6 Page Register(页寄存器)

nand flash硬件中的一块地方，名字叫做register，实际就是一个数据缓存，一个buffer，用于存放那些从flash读出来或者将要写入到flash中的。其实叫做页缓存，更合适，更容易明白其含义。此页寄存器的大小＝页大小+ oob 大小，即pagesize+oob，对于常见的页是2KB的，此页寄存器就是2KB+64=2112字节

4 地址写入循环：

不同的flash，地址写入方式不同，有些把一个地址分为3次写入，有些分为5次写入

这个图表示：
有效地址为29位，地址分为5次写入
之所以这样划分起始是为了行地址和列地址，也就是页内的地址和页的地址
A0-A11：在前两次写入。这是因为一个页的大小是2048，用二进制表示就是1000 0000 0000，是12位。也是是说，要访问一个页内的0-2047处的数据，最多需要11位就可以了就可以表示（000 0000 0000 - 111 1111 1111）。
这里用了12位，是为了访问OOB区。当地址A0-A12为1000 0000 0000时，就表示访问该页后面的OOB的数据。

A11-A28：17位就是来表示哪一个页。这里有2102464 个页。二进制表示10 0000 0000 0000 0000
所以对应的17位就可以访问所有的页

总结：地址可以分成2部分，后面3次的地址用来寻找在哪一个页。前面2次的地址用力寻找在该页的哪一个位置。

5 操作的命令

5.1 读ID READ ID（0x90）

基本过程就是：
1：先发出命令0x90
2：再发出地址0x00
3：再读取5 byte数据即可

void read_nand_id(void)
{char id[6]={0};int i;outpw(REG_NANDCTL, (inpw(REG_NANDCTL)&(~0x06000000))|0x04000000); //CS enableoutpw(REG_NANDCMD, NAND_CMD_READID);outpw(REG_NANDADDR, 0x80000000); //这里地址最高位置1 来表示时最后一笔地址
//  outpw(REG_NANDADDR, 0x80000020);for(i = 0; i< 6; i++) {id[i] = (unsigned char)inpw(REG_NANDDATA);}for(i = 0; i< 6; i++) {rt_kprintf("id[%d] = 0x%02x\n", i, id[i]);}outpw(REG_NANDCTL, (inpw(REG_NANDCTL)&(~0x06000000))); //CS disable
}
MSH_CMD_EXPORT(read_nand_id, read_nand_id);

5.2 读数据 PAGE READ (00h-30h)

过程：
1：先发出读命令0x00
2: 发出5次地址
3：发出命令0x30
4：等待RY/#BY变成1，表示数据由flash中的page读到page buffer这个动作结束
5：读出数据

int nand_read(int argc, char *argv[])
{rt_uint8_t *pBuffer;;rt_uint32_t StartAddress;rt_uint32_t NumByteToRead;rt_uint32_t i;rt_uint32_t column,  page_addr;if(argc > 2) {StartAddress =  htoi(argv[1]);NumByteToRead =  htoi(argv[2]);}else{rt_kprintf("please input >> nand_read <addr> <length>\n");return RT_ERROR;}pBuffer = rt_malloc(NumByteToRead);column = StartAddress % 2048;page_addr = StartAddress / 2048;outpw(REG_NANDCTL, (inpw(REG_NANDCTL)&(~0x06000000))|0x04000000); //CS enableoutpw(REG_NANDCMD, NAND_CMD_READ0); // read0 cmdoutpw(REG_NANDADDR, column&0xff);outpw(REG_NANDADDR, column >> 8);outpw(REG_NANDADDR, page_addr&0xFF);outpw(REG_NANDADDR, (page_addr >> 8)&0xFF);outpw(REG_NANDADDR, ((page_addr >> 16)&0xFF)|ENDADDR);outpw(REG_NANDCMD, NAND_CMD_READSTART); // cmd read startwhile (!(inpw(REG_NANDINTSTS) & READYBUSY)); //waitfor(i = 0; i<NumByteToRead; i++){pBuffer[i] = (unsigned char)inpw(REG_NANDDATA);}rt_kprintf("data:\n");for(i = 0; i<NumByteToRead; i++) {if(i%16 == 0) {rt_kprintf("\n");rt_kprintf("0x%08x: ", StartAddress+i);}rt_kprintf("0x%02x ", pBuffer[i]);}rt_kprintf("\n");outpw(REG_NANDCTL, (inpw(REG_NANDCTL)&(~0x06000000))); //CS disablereturn RT_EOK;
}
MSH_CMD_EXPORT(nand_read, read_nand test);

5.3 写操作 PAGE PROGRAM (80h-10h)

通常flash 用program（编程）来表示写

过程：
1：发送命令0x80
2：发送5次地址
3：发送数据
4：发送命令0x10
5：等待RY/#BY变成1，表示数据由page buffer写入到flash中的page这个动作结束

rt_uint32_t nand_write(int argc, char *argv[])
{rt_uint8_t *pBuffer;rt_uint8_t data;rt_uint32_t StartAddress;rt_uint32_t NumByteToWrite;rt_uint32_t i;rt_uint32_t column,  page_addr;if(argc > 3) {StartAddress =  htoi(argv[1]);NumByteToWrite =  htoi(argv[2]);data =  htoi(argv[3]);}else{rt_kprintf("please input >> nand_write <addr> <length> <data>\n");return RT_ERROR;}column = StartAddress % 2048;page_addr = StartAddress / 2048;rt_kprintf("Write addr: 0x%02x, length:%d, data:%x\n\n", StartAddress, NumByteToWrite, data);pBuffer = rt_malloc(NumByteToWrite);for(i = 0; i<NumByteToWrite; i++){pBuffer[i] = data;}outpw(REG_NANDCTL, (inpw(REG_NANDCTL)&(~0x06000000))|0x04000000); //CS enableoutpw(REG_NANDCMD, NAND_CMD_SEQIN); // pargram cmdoutpw(REG_NANDADDR, column&0xff);outpw(REG_NANDADDR, column >> 8);outpw(REG_NANDADDR, page_addr&0xFF);outpw(REG_NANDADDR, (page_addr >> 8)&0xFF);outpw(REG_NANDADDR, ((page_addr >> 16)&0xFF)|ENDADDR);for(i = 0; i<NumByteToWrite; i++){outpw(REG_NANDDATA, pBuffer[i]);}outpw(REG_NANDCMD, NAND_CMD_PAGEPROG); // data inputwhile (!(inpw(REG_NANDINTSTS) & READYBUSY)); //waitoutpw(REG_NANDCMD, NAND_CMD_STATUS); // write status pass: bit0 = 0  fail: bit0 = 1if(inpw(REG_NANDDATA) & 0x1 ){rt_kprintf("write data to address: 0x%08x failed\n", StartAddress);rt_kprintf("status:0x%02x\n", inpw(REG_NANDDATA));}else{rt_kprintf("write data to address: 0x%08x success\n", StartAddress);}outpw(REG_NANDCTL, (inpw(REG_NANDCTL)&(~0x06000000))); //CS disablereturn RT_EOK;
}
MSH_CMD_EXPORT(nand_write, read_nand test);

5.4 块擦除 BLOCK ERASE (60h-D0h)

过程：
1：写入命令0x60
2：写入3次地址，表示页的地址，会删除这个页所在的block
3：写入命令0xDO
4：等待RY/#BY变成1，表示擦删完成
5：写入命令0x70
6：读出1byte数据，查看读出数据的bit0 是不是位0

int nand_erase(int argc, char *argv[])
{rt_uint32_t StartAddress = 0x00030000;rt_uint32_t column,  page_addr;
//  column = StartAddress % 2048;if(argc > 1) {StartAddress =  htoi(argv[1]);}else{rt_kprintf("please input >> nand_erase <addr> <length> <data>\n");return RT_ERROR;}page_addr = StartAddress / 2048;outpw(REG_NANDCTL, (inpw(REG_NANDCTL)&(~0x06000000))|0x04000000); //CS enableoutpw(REG_NANDCMD, NAND_CMD_ERASE1); // erase pageoutpw(REG_NANDADDR, page_addr&0xFF);outpw(REG_NANDADDR, (page_addr >> 8)&0xFF);outpw(REG_NANDADDR, ((page_addr >> 16)&0xFF)|ENDADDR);outpw(REG_NANDCMD, NAND_CMD_ERASE2); // erase confirm commandwhile (!(inpw(REG_NANDINTSTS) & READYBUSY)); //waitoutpw(REG_NANDCMD, NAND_CMD_STATUS); // write status pass: bit0 = 0  fail: bit0 = 1if(inpw(REG_NANDDATA) & 0x1 ){rt_kprintf("erase address: 0x%08x failed\n", page_addr);rt_kprintf("status:0x%02x\n", inpw(REG_NANDDATA));}else{rt_kprintf("erase address: 0x%08x success\n", page_addr);}outpw(REG_NANDCTL, (inpw(REG_NANDCTL)&(~0x06000000))); //CS disablereturn RT_EOK;
}
MSH_CMD_EXPORT(nand_erase, read_nand test);

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