对Nor Flash的操作(S3C2440)
Nor Flash介绍
Nor Flash的连接线有地址线,数据线,片选信号读写信号等,Nor Flash的接口属于内存类接口,Nor Flash可以向内存一样读,但是不能像内存一样写,需要做一些特殊的操作才能进行写操作,读只需像内存一样读很简单。
nor 的原理图
FLASH简介
常用的Flash类型有Nor Flash和NAND Flash两种。
Nor Flash由Intel公司在1988年发明,以替代当时在市场上占据主要地位的EPROM和E2PROM。NAND Flash由Toshiba公司在1989年发明。两者的主要差别如下表:
Nor Flash支持XIP,即代码可以直接在Nor Flash上执行,无需复制到内存中。这是由于NorF lash的接口与RAM完全相同,可以随机访问任意地址的数据。Nor Flash进行读操作的效率非常高,但是擦除和写操作的效率很低,另外,Nor Flash的容量一般比较小。NAND Flash进行擦除和写操作的效率更高,并且容量更大。一般而言,Nor Flash用于存储程序,NAND Flash用于存储数据。基于NAND Flash的设备通常也要搭配Nor Flash以存储程字。
Flash存储器件由擦除单元(也称为块)组成,当要写某个块时,需要确保这个块己经 被擦除。Nor Flash的块大小范围为64kB、128kB:NAND Flash的块大小范围为8kB,64kB,擦/写一个Nor Flash块需4s,而擦/写一个NAND Flash块仅需2ms。Nor Flash的块太大,不仅增加了擦写时间,对于给定的写操作,Nor Flash也需要更多的擦除操作——特别是小文件,比如一个文件只有IkB,但是为了保存它却需要擦除人小为64kB—128kB的Nor Flash块。
Nor Flash的接口与RAM完全相同,可以随意访问任意地址的数据。而NAND Flash的 接口仅仅包含几个I/O引脚,需要串行地访问。NAND Flash一般以512字节为单位进行读写。这使得Nor Flash适合于运行程序,而NAND Flash更适合于存储数据。
容量相同的情况下,NAND Flash的体积更小,对于空间有严格要求的系统,NAND Flash可以节省更多空间。市场上Nor Flash的容量通常为IMB~4MB(也有32MB的Nor Flash),NAND Flash的容量为8MB~512MB。容量的差别也使得Nor Flash多用于存储程序,NAND Flash多用于存储数据。
对于Flash存储器件的可靠性需要考虑3点:位反转、坏块和可擦除次数。所有Flash器件都遭遇位反转的问题:由于Flash固有的电器特性,在读写数据过程中,偶然会产生一位或几位数据错误(这种概率很低),而NAND Flash出现的概率远大于Nor Flash,当位反转发生在关键的代码、数据上时,有可能导致系统崩溃。当仅仅是报告位反转,重新读取即可:如果确实发生了位反转,则必须有相应的错误检测/恢复措施。在NAND Flash上发生位反转的概率史高,推荐使用EDC/ECC进行错误检测和恢复。NAND Flash上面会有坏块随机分布在使用前需要将坏块扫描出来,确保不再使用它们,否则会使产品含有严重的故障。NAND Flash每块的可擦除次数通常在100000次左右,是Nor Flash的10倍。另外,因为NAND Flash的块大小通常是NorF lash的1/8,所以NAND Flash的寿命远远超过Nor Flash。
嵌入式Linux对Nor、NAND Flash的软件支持都很成熟。在Nor Flash上常用jffs2文 件系统,而在NAND Flash常用yaffs文件系统。在更底层,有MTD驱动程序实现对它们的读、写、擦除操仵,它也实现了EDC/ECC校验。
Nor Flash的操作
由电路原理图可以看出,CPU的ADDR1连接NOR Flash 的A0,为什么?
答:因为NOR Flash是16位存储器。
Nor Flash手册里会有一个命令的表格,如图:
由上图看出Read Silicon ID的步骤:
- 往地址555H写入AAH(解锁)
- 往地址2AAH写入55H(解锁)
- 往地址555H写入90H(命令)
- 读0地址得到厂家ID(C2H)
- 读1地址得到设备ID(22DAH或225BH)
- 退出读ID状态:给任意地址写F0H就可以了。
又因为CPU的ADDR1连接NOR Flash 的A0,所以
例如:2440发出(555H<<1)地址,Nor Flash才能收到555H这个地址。
Nor Flash的两种规范
通常内核里面要识别一个 Nor Flash 有两种方法:
一种是 jedec 探测,就是在内核里面事先定义一个数组,该数组里面放有不同厂家各个芯片的一些参数,探测的时候将 flash 的 ID 和数组里面的 ID 一一比较,如果发现相同的,就使用该数组的参数。 jedec 探测的优点就是简单,缺点是如果内核要支持的 flash 种类很多,这个数组就会很庞大。内核里面用 jedec 探测一个芯片时,是先通过发命令来获取 flash 的 ID,然后和数组比较,但是 flash.c 中连 ID 都是自己通过宏配置的。
一种是 CFI(common flash interface)探测,就是直接发各种命令来读取芯片的信息,比如 ID、容量等,芯片本身就包含了电压有多大,容量有有多少等信息。
下面的程序是用CFI探测,来读取芯片的信息。
编程
#include "nor_flash.h"
static void nor_write(unsigned int addr, unsigned int dat)
{
volatile unsigned short *p = (volatile unsigned short *)(addr<<1);
*p = dat;
}
static unsigned int nor_read(unsigned int addr)
{
volatile unsigned short *p = (volatile unsigned short *)(addr<<1);
return *p;
}
static void wait_ready(unsigned int addr)
{
unsigned int val;
unsigned int pre;
pre = nor_read(addr>>1);
val = nor_read(addr>>1);
while ((val & (1<<6)) != (pre & (1<<6)))
{
pre = val;
val = nor_read(addr>>1);
}
}
static void scan_nor_flash(void)
{
unsigned int id[2];
unsigned int size;
int i, j, cnt, region_num, blocks_per_region, region_base_cmd, block_size;
int block_addr;
/* 打印厂家ID、设备ID */
nor_write(0x555, 0xaa);
nor_write(0x2aa, 0x55); /* 解锁 */
nor_write(0x555, 0x90);
id[0] = nor_read(0); //读厂家ID
id[1] = nor_read(1); //读设备ID
printf("Manufacturer ID : 0x%x, Device ID : 0x%x, ",id[0],id[1]);
/* 打印容量 */
nor_write(0x55, 0x98); //进入CFI模式
size = nor_read(0x27);
printf("nor flash size: %dM\n\r", 2^size/1024/1024);
/* 打印各个扇区的起始地址 */
region_num = nor_read(0x2c);
region_base_cmd = 0x2d;
block_addr = 0;
cnt = 0;
for (i=0; i<region_num; i++)
{
blocks_per_region = 1 + nor_read(region_base_cmd) + (nor_read(region_base_cmd+1)<<8);
block_size = 256*(nor_read(region_base_cmd+2) + (nor_read(region_base_cmd+3)<<8));
region_base_cmd += 4;
for (j=0; j<blocks_per_region; j++)
{
printHex(block_addr);
puts(" ");
block_addr += block_size;
cnt++;
if (cnt%5 == 0)
puts("\n\r");
}
}
nor_write(0, 0xf0); //退出
}
static void read_nor_flash(void)
{
unsigned int addr;
volatile unsigned char *p;
int i, j;
unsigned char c, str[16];
printf("Press address to read:");
addr = get_uint();
p =(volatile unsigned char *)addr;
for (i=0; i<4; i++)
{
// 每行打印16个数据
for (j = 0; j < 16; j++)
{
//先打印数值
c = *p++;
str[j] = c;
printf("%02x ", c);
}
printf(" ; ");
for (j = 0; j < 16; j++)
{
//后打印字符
if (str[j] < 0x20 || str[j] > 0x7e) //不可视字符
putchar('.');
else
putchar(str[j]);
}
puts("\n\r");
}
nor_write(0, 0xf0); //退出
}
static void erase_nor_flash(void)
{
unsigned int addr;
printf("Press address to erase:");
addr = get_uint();
printf("eraseing...\n\r");
nor_write(0x555, 0xaa);
nor_write(0x2aa, 0x55); /* 解锁 */
nor_write(0x555, 0x80);
nor_write(0x555, 0xaa);
nor_write(0x2aa, 0x55);
nor_write(addr>>1, 0x30);
wait_ready(addr);
nor_write(0, 0xf0); //退出
}
static void write_nor_flash(void)
{
unsigned int addr;
char str[100];
int i = 0, j = 1;
unsigned short val;
/* 获得地址 */
printf("Enter the address of sector to write: ");
addr = get_uint();
/* 获取数据 */
printf("Enter the string to write: ");
gets(str);
/* str[0],str[1]==>16bit
* str[2],str[3]==>16bit
*/
while (str[i] && str[j])
{
val = (str[i]+(str[j]<<8));
nor_write(0x555, 0xaa);
nor_write(0x2aa, 0x55); /* 解锁 */
nor_write(0x555, 0xa0); /* program cmd */
nor_write(addr>>1, val); /* write */
wait_ready(addr);
i += 2;
j += 2;
addr += 2;
}
val = (unsigned short)str[i];
nor_write(0x555, 0xaa);
nor_write(0x2aa, 0x55); /* 解锁 */
nor_write(0x555, 0xa0); /* program cmd */
nor_write(addr>>1, val); /* write */
wait_ready(addr);
}
void nor_flash_test(void)
{
char c;
while (1)
{
/* 打印菜单, 供我们选择测试内容 */
printf("[s] Scan nor flash\n\r");
printf("[e] Erase nor flash\n\r");
printf("[w] Write nor flash\n\r");
printf("[r] Read nor flash\n\r");
printf("[q] quit\n\r");
printf("Enter selection: ");
c = (char)getchar();
putchar(c);
puts("\n\r");
switch (c)
{
case 'q':
case 'Q':
return;
break;
case 's':
case 'S':
scan_nor_flash();
break;
case 'r':
case 'R':
read_nor_flash();
break;
case 'e':
case 'E':
erase_nor_flash();
break;
case 'w':
case 'W':
write_nor_flash();
break;
default:
break;
}
}
}
wait_ready函数分析: