对S3C2440读取NAND Flash的总结

S3C2440 板的Nand Flash 支持由两部分组成：Nand Flash 控制器(集成在S3C2440 CPU)和Nand Flash 存储芯片(K9F1208U0B)两大部分组成。当要访问Nand Flash中的数据时,必须通过Nand Flash控制器发送命令才能完成。所以, Nand Flash相当于S3C2440的一个外设,而不位于它的内存地址区.

NAND Flash 的数据是以bit 的方式保存在memory cell，一般来说，一个cell 中只能存储一个bit。这些cell 以8 个或者16 个为单位，连成bit line，形成所谓的byte(x8)/word(x16)，这就是NAND Device 的位宽。这些Line 会再组成Page.

NandFlash有多种结构，我使用的NandFlash是K9F1208,下面内容针对三星的K9F1208U0M，数据存储容量为64MB，采用块页式存储管理。一共有4096个block（块），每个block有32个page（页），每个page有528Byte。

1block=32page,1page=528byte=512byte(MainArea)+16byte(SpareArea)

Nandflash以页为单位读写数据，而以块为单位擦除数据。

按照这样的组织方式可以形成所谓的三类地址：

--BlockAddress--PageAddress--ColumnAddress

对于NANDFlash来讲，8个I/O引脚充当数据、地址、命令的复用端口。地址和命令只能在I/O[7:0]上传递，数据宽度是8位。

512byte需要9bit来表示，对于528byte系列的NAND，这512byte被分成1sthalf和2ndhalf,最后16个字节（又称OOB）用于NandFlash命令执行完后设置状态用，各自的访问由地址指针命令来选择，A[7:0]就是所谓的columnaddress。

32个page需要5bit来表示，占用A[13:9]，即该page在块内的相对地址。Block的地址是由A14以上的bit来表示，例如512Mb的NAND，共4096block，因此，需要12个bit来表示，即A[25:14]，如果是1Gbit的528byte/page的NANDFlash，则blockaddress用A[26:14]表示。

NANDFlash的地址表示为：

BlockAddress|PageAddressinblock|halfpagepointer|ColumnAddress

地址传送顺序是ColumnAddress,PageAddress,BlockAddress。

由于地址只能在I/O[7:0]上传递，因此，必须传递多次。例如，对于512Mbitx8的NANDflash，地址范围是0-0x3FFFFFF，只要是这个范围内的数值表示的地址都是有效的。以NAND_ADDR为例：第1步是传递columnaddress，就是NAND_ADDR[7:0]给相应的寄存器，即可传递到I/O[7:0]上，而halfpagepointer即bit8是由操作指令决定的，即指令决定在哪个halfpage上进行读写。而真正的bit8的值是dontcare的。第2步就是将NAND_ADDR[16:9]传到I/O[7:0]上。第3步将NAND_ADDR[24:17]放到I/O上。第4步需要将NAND_ADDR[25]放到I/O上因此，整个地址传递过程需要4步才能完成，即4-stepaddressing。如果NANDFlash的容量是256Mbit以下，那么，blockadress最高位只到bit24，因此寻址只需要3步。下面，就x16（16位）的NANDflash器件稍微进行一下说明。由于一个page的mainarea的容量为256word，仍相当于512byte。但是，这个时候没有所谓的1sthalfpage和2ndhalfpage之分了，所以，bit8就变得没有意义了，也就是这个时候bit8完全不用管，地址传递仍然和x8器件相同。除了，这一点之外，x16的NAND使用方法和x8的使用方法完全相同。

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nandflash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，典型的分配是这样的：
1block=32page
1page=512bytes(datafield)+16bytes(oob)

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。同时必须提醒的是，512bytes理论上被分为1sthalf和2sdhalf，每个half各占256个字节。

我们讨论的K9F1208U0B总共有4096个Blocks，故我们可以知道这块flash的容量为4096*(32*528)=69206016Bytes=66MB。但事实上每个Page上的最后16Bytes是用于存贮检验码和其他信息用的，并不能存放实际的数据，所以实际上我们可以操作的芯片容量为4096*(32*512)=67108864Bytes=64MB。

由上图所示，1个Page总共由528Bytes组成，这528个字节按顺序由上而下以列为单位进行排列（1列代表一个Byte。第0行为第0Byte，第1行为第1Byte，以此类推，每个行又由8个位组成，每个位表示1个Byte里面的1bit）。这528Bytes按功能分为两大部分，分别是DataField和SpareField，其中SpareField占528Bytes里的16Bytes,这16Bytes是用于在读写操作的时候存放校验码用的，一般不用做普通数据的存储区，除去这16Bytes,剩下的512Bytes便是我们用于存放数据用的DataField，所以一个Page上虽然有528个Bytes，但我们只按512Bytes进行容量的计算。