如何自動(dòng)識(shí)別是NOR flash 淺談NOR flash工作原理

本文主要是關(guān)于NOR flash的相關(guān)介紹，并著重對(duì)NOR flash的識(shí)別及其工作原理進(jìn)行了詳盡的闡述。

NOR flash工作原理

Nor Flash 具有像內(nèi)存一樣的接口，它可以像內(nèi)存一樣讀，卻不可以像內(nèi)存一樣寫(xiě)，Nor Flash 的寫(xiě)、擦除都需要發(fā)出特定的命令。談到 Nor Flash 通常就會(huì)涉及到 CFI （［Common Flash Interface） 接口，一般 Nor Flash 都支持發(fā)命令來(lái)讀取廠家 ID 和 設(shè)備 ID 等基本信息，但并不是所有的 Nor

Flash 都支持發(fā)命令來(lái)獲取和芯片本身容量大小、扇區(qū)數(shù)、擦除塊大小等信息。為了讓將來(lái)的 Nor Flash 兼容性更好，引進(jìn)了 CFI 接口，將芯片有關(guān)的信息都寫(xiě)入芯片內(nèi)部，通過(guò) CFI 命令就可以獲取這些信息。

Linux 內(nèi)核中對(duì)各種型號(hào)的 Nor Flash 都有很好的支持 ，但是其組織復(fù)雜，不利于分析。這里選用 u-boot 里面的 Nor Flash 代碼來(lái)分析。代碼位于：u-boot-2010.06/board/samsung/smdk2410/flash.c 。

通常內(nèi)核里面要識(shí)別一個(gè) Nor Flash 有兩種方法：一種是 jedec 探測(cè)，就是在內(nèi)核里面事先定義一個(gè)數(shù)組，該數(shù)組里面放有不同廠家各個(gè)芯片的一些參數(shù)，探測(cè)的時(shí)候?qū)?flash 的 ID 和數(shù)組里面的 ID 一一比較，如果發(fā)現(xiàn)相同的，就使用該數(shù)組的參數(shù)。另一種是 cfi 探測(cè)，就是直接發(fā)各種命令來(lái)讀取芯片的信息，比如 ID、容量等。jedec 探測(cè)的優(yōu)點(diǎn)就是簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是如果內(nèi)核要支持的 flash 種類(lèi)很多，這個(gè)數(shù)組就會(huì)很龐大。。。/samsung/smdk2410/flash.c 文件采用的是第一種方法，但是還是有些區(qū)別的，內(nèi)核里面用

jedec 探測(cè)一個(gè)芯片時(shí)，是先通過(guò)發(fā)命令來(lái)獲取 flash 的 ID，然后和數(shù)組比較，但是 flash.c 中連 ID 都是自己通過(guò)宏配置的。

unsigned long flash_init （void）

{

for （i = 0; i 《 CONFIG_SYS_MAX_FLASH_BANKS; i++）

{

ulong flashbase = 0;

//設(shè)置 flash_id ，這個(gè)標(biāo)志保存廠家 ID 和 設(shè)備 ID

flash_info［i］.flash_id =

#if defined（CONFIG_AMD_LV400）

（AMD_MANUFACT & FLASH_VENDMASK） | （AMD_ID_LV400B & FLASH_TYPEMASK）;

#elif defined（CONFIG_AMD_LV800）

（AMD_MANUFACT & FLASH_VENDMASK） | （AMD_ID_LV800B & FLASH_TYPEMASK）;

#else

#error “Unknown flash configured”

#endif

//設(shè)置 flash 大小和扇區(qū)數(shù)

flash_info［i］.size = FLASH_BANK_SIZE;

flash_info［i］.sector_count = CONFIG_SYS_MAX_FLASH_SECT;

//對(duì)于 flash 的每個(gè)扇區(qū)，都需要保存扇區(qū)的首地址

for （j = 0; j 《 flash_info［i］.sector_count; j++）

{

。。.。。.

flash_info［i］.start［j］ = flashbase + （j - 3） * MAIN_SECT_SIZE;

}

size += flash_info［i］.size; //片外所有flash 的總大小

}

//對(duì)代碼區(qū)的扇區(qū)設(shè)置寫(xiě)保護(hù)，這里只是軟件的一種設(shè)定

flash_protect （FLAG_PROTECT_SET， CONFIG_SYS_FLASH_BASE，

CONFIG_SYS_FLASH_BASE + monitor_flash_len - 1，

&flash_info［0］）;

//如果環(huán)境變量保存在 nor 里面，還需對(duì)這些扇區(qū)設(shè)置寫(xiě)保護(hù)

flash_protect （FLAG_PROTECT_SET， CONFIG_ENV_ADDR，

CONFIG_ENV_ADDR + CONFIG_ENV_SIZE - 1， &flash_info［0］）;

return size; //返回 flash 大小

}

flash_init（） 函數(shù)主要是做一些 flash 的初始化，比如設(shè)置 flash 的 ID、大小、扇區(qū)數(shù)等來(lái)構(gòu)造flash_info_t 結(jié)構(gòu)體，但是從上面的代碼可以看出，在該初始化函數(shù)中并沒(méi)有做任何與硬件有關(guān)的初始化，所有的值都是通過(guò)外部賦值，也就是說(shuō)我們可以給這些成員變量賦任何我們想要的值，哪怕這些值并不是

flash 真正的參數(shù)，雖然這些值并不影響本函數(shù)的調(diào)用，但是和下面這些函數(shù)就有密切關(guān)系。

int flash_erase （flash_info_t * info， int s_first， int s_last）

{

//參看是否有寫(xiě)保護(hù)扇區(qū)，有直接返回錯(cuò)誤

prot = 0;

for （sect = s_first; sect 《= s_last; ++sect）

{

if （info-》protect［sect］）

prot++;

}

if （prot）

return ERR_PROTECTED;

//關(guān)閉中斷等，防止擦除過(guò)程被中斷

cflag = icache_status （）;

icache_disable （）;

iflag = disable_interrupts （）;

/* Start erase on unprotected sectors */

for （sect = s_first; sect 《= s_last && ！ctrlc （）; sect++）

{

printf （“Erasing sector %2d 。。. ”， sect）;

/* arm simple， non interrupt dependent timer */

reset_timer_masked （）;

if （info-》protect［sect］ == 0） //此處的判斷有點(diǎn)多余

{ /* not protected */

//取扇區(qū)的首地址

vu_short *addr = （vu_short *） （info-》start［sect］）;

//發(fā)解鎖和擦除扇區(qū)命令

MEM_FLASH_ADDR1 = CMD_UNLOCK1; //往地址 0x555《《1 寫(xiě)入 0xAA

MEM_FLASH_ADDR2 = CMD_UNLOCK2; //往地址 0x2AA《《1 寫(xiě)入 0x55

MEM_FLASH_ADDR1 = CMD_ERASE_SETUP;//往地址 0x555《《1 寫(xiě)入 0x80

MEM_FLASH_ADDR1 = CMD_UNLOCK1;

MEM_FLASH_ADDR2 = CMD_UNLOCK2;

*addr = CMD_ERASE_CONFIRM; //往地址 0x555《《1 寫(xiě)入 0x30

/* wait until flash is ready */

chip = 0;

do

{

result = *addr; //讀取該扇區(qū)首地址里面的值

/* check timeout */

if （get_timer_masked （） 》 CONFIG_SYS_FLASH_ERASE_TOUT）

{

MEM_FLASH_ADDR1 = CMD_READ_ARRAY;

chip = TMO;

break;

}

//BIT_ERASE_DONE = 0x80，即判斷 DQ7 是否為 1

if （！chip && （result & 0xFFFF） & BIT_ERASE_DONE）

chip = READY;

//BIT_PROGRAM_ERROR = 0x20，即判斷 DQ5 是否為 1

if （！chip && （result & 0xFFFF） & BIT_PROGRAM_ERROR）

chip = ERR;

} while （！chip）;

MEM_FLASH_ADDR1 = CMD_READ_ARRAY; //往地址 0x555《《1 寫(xiě)入 0xF0

。。.。。.

printf （“ok.n”）;

}

else

{ /* it was protected */

printf （“protected！n”）;

}

}

。。.。。.

/* allow flash to settle - wait 10 ms */

udelay_masked （10000）;

return rc;

}

如何自動(dòng)識(shí)別是NOR flash

Norflash啟動(dòng)時(shí)：

4K的內(nèi)部SRAM都被映射到了0x40000000-0x40001000

Nandflash啟動(dòng)時(shí)：

4K的內(nèi)部SRAM都被映射到了0x40000000，同時(shí)還被映射到了0x00000000-0x00001000

所有，我們可以通過(guò)判斷0x0000003c處的數(shù)據(jù)是否和0x4000003c處的數(shù)據(jù)相等來(lái)判斷是哪種啟動(dòng)方式。選擇這個(gè)地址是因?yàn)檫@個(gè)地址處的值固定是0xdeadbeef

3c = 60 = 4*15

.globl _start_start： b start_code ldr pc， _undefined_instruction ldr pc， _software_interrupt ldr pc， _prefetch_abort ldr pc， _data_abort ldr pc， _not_used ldr pc， _irq ldr pc， _fiq _undefined_instruction： .word undefined_instruction_software_interrupt： .word software_interrupt_prefetch_abort： .word prefetch_abort_data_abort： .word data_abort_not_used： .word not_used_irq： .word irq_fiq： .word fiq .balignl 16，0xdeadbeef

在start.S里的代碼如下

/***************** CHECK_BOOT_FLASH ******************************************/ ldr r1， =（ （4《《28）|（3《《4）|（3《《2） ） /* address of Internal SRAM 0x4000003C*/ mov r0， #0 /* r0 = 0 */ str r0， ［r1］ mov r1， #0x3c /* address of men 0x0000003C*/ ldr r0， ［r1］ cmp r0， #0 bne relocate /* recovery */ ldr r0， =（0xdeadbeef） ldr r1， =（ （4《《28）|（3《《4）|（3《《2） ） str r0， ［r1］/***************** CHECK_BOOT_FLASH ******************************************/

Uboot里的流程：?jiǎn)?dòng)時(shí)先將0x4000003C處的數(shù)據(jù)清零，再讀出0x0000003C處地址的數(shù)據(jù)，如果為0就意味著，這個(gè)地址是同時(shí)映射在0x4000003C處和0x0000003C處即為nandflash啟動(dòng)，不相等則為norflash啟動(dòng)。

但是最后有一點(diǎn)很重要：如果是Nand flash啟動(dòng)，必須要復(fù)原清零的數(shù)據(jù)。原因是：在nand boot過(guò)后，會(huì)核對(duì)內(nèi)部SRAM中的4K程序，和從Nand中拷貝到SDRAM的前4K程序是否一致，如果不一致會(huì)進(jìn)入死循環(huán)。

nor flash是如何讀寫(xiě)數(shù)據(jù)的

（1） Nor Flash工作模式

Nor Flash上電后處于數(shù)據(jù)讀取狀態(tài)（Reading Array Data）。此狀態(tài)可以進(jìn)行正常的讀。這和讀取SDRAM/SRAM/ROM一樣。（要是不一樣的話，芯片上電后如何從Nor Flash中讀取啟動(dòng)代碼。~）

一般再對(duì)Flash進(jìn)行操作前都要讀取芯片信息比如設(shè)備ID號(hào)。這樣做的主要目的是為了判斷自己寫(xiě)的程序是否支持該設(shè)備。 Nor Flash支持2種方式獲取ID號(hào)。一種是編程器所用的方法需要高電壓（11.5V-12.5V）。另一種方法就是所謂的in-system方法，就是在系統(tǒng)中通過(guò)Nor Flash的命令寄存器來(lái)完成。本文中只對(duì)in-system方法進(jìn)行說(shuō)明。此時(shí)需要切換到自動(dòng)選擇（Autoselect Command），這要通過(guò)發(fā)送命令來(lái)完成。命令類(lèi)型見(jiàn)下圖。注意：

進(jìn)入自動(dòng)選擇（Autoselect Command）模式后需要發(fā)送復(fù)位命令才能回到數(shù)據(jù)讀取狀態(tài)（Reading Array Data）。

在完成信息獲取后一般就要擦除數(shù)據(jù)。 Nor Flash支持扇區(qū)擦（Sector Erase）除和整片擦除（Chip Erase）。這2種模式都有對(duì)應(yīng)的命令序列。在完成擦除命令后會(huì)自動(dòng)返回到數(shù)據(jù)讀?。≧eading Array Data）狀態(tài)。在返回前可查詢編程的狀態(tài)。

完成擦除后就需要對(duì)芯片進(jìn)行寫(xiě)入操作也就是編程。這就需要進(jìn)入編程（Program）狀態(tài)。在完成編程命令后會(huì)自動(dòng)返回到數(shù)據(jù)讀?。≧eading Array Data）狀態(tài)。在返回前可查詢編程的狀態(tài)。注意：編程前一定要先擦除。因?yàn)榫幊讨荒軐ⅰ?’改寫(xiě)為’0’，通過(guò)擦寫(xiě)可以將數(shù)據(jù)全部擦寫(xiě)為‘1’。

（2）Nor Flash 硬件連接

1. 引腳47 為BYTE# ：當(dāng)其為高電平時(shí)數(shù)據(jù)輸出為16bit模式（此時(shí)地址線為A19:A0）。低電平為8bit模式。 （此時(shí)地址線為A19:A1）上圖中Pin47加VCC選用的是16bit模式有效地址線為A19:A0.

2. 對(duì)于16bit模式要16bit對(duì)齊因此S3C2440A的LADDR1要與A0連接。此時(shí)要注意的是NorFlash片內(nèi)地址0x555對(duì)應(yīng)S3C2440A的地址為baseaddr+0x555*2;其中baseaddr與NorFlash映射的地址有關(guān)。一般NorFlash放在Bank0.所以baseaddr=0，但是開(kāi)啟mmu后baseaddr=地址0映射到的新地址。0x555*2的原因是LADDR1與A0連接。也就是0x555表示片內(nèi)第0x555個(gè)word（16bit）。

3. 引腳15為RYBY#輸出引腳。用于輸出Ready與Busy信號(hào)。實(shí)際用時(shí)可以不接?？捎妹畈樵僋orFlash狀態(tài)代替。

（ 3） Nor Flash 模式編程

1. 讀ID

2. 扇區(qū)擦除（Sector Erase）

扇區(qū)擦除命令序列的每個(gè)周期均為寫(xiě)周期。

3. 編程（Program）

4. 寫(xiě)操作狀態(tài)（WRITE OPERATION STATUS）

Nor Flash 提供幾個(gè)數(shù)據(jù)位來(lái)確定一個(gè)寫(xiě)操作的狀態(tài)，它們分別是： DQ2， DQ3， DQ5， DQ6，DQ7， and RY/BY#. 如上圖所示。其中DQ7， RY/BY#引腳， 和 DQ6 中的每一個(gè)都提供了一種方法來(lái)判斷一個(gè)編程或者擦除操作是否已經(jīng)完成或正在進(jìn)行中。實(shí)際編程中只需要使用其中的一種。

DQ7：Data# Polling bit，DQ7在編程時(shí)的狀態(tài)變化。

在編程過(guò)程中從正在編程的地址中讀出的數(shù)據(jù)的DQ7為要寫(xiě)入數(shù)據(jù)的補(bǔ)碼。比如寫(xiě)入的數(shù)據(jù)為0x0000，及輸入的DQ7為‘0’，則在編程中讀出的數(shù)據(jù)為‘1’；當(dāng)編程完成時(shí)讀出的數(shù)據(jù)又變回輸入的數(shù)據(jù)即’0’。在擦除過(guò)程中DQ7輸出為’0’;擦除完成后輸出為’1’;注意讀取的地址必須是擦除范圍內(nèi)的地RY/BY#：高電平表示‘就緒’，低電平表示‘忙’。

DQ6：輪轉(zhuǎn)位1（Toggle Bit 1）。

編程和擦除期間，讀任意地址都會(huì)導(dǎo)致DQ6的輪轉(zhuǎn)（0，1間相互變換）。。當(dāng)操作完成后，DQ6停止轉(zhuǎn)換。

DQ2：輪轉(zhuǎn)位2（Toggle Bit 2）。當(dāng)某個(gè)扇區(qū)被選中擦除時(shí)，讀有效地址（地址都在擦除的扇區(qū)范圍內(nèi)）會(huì)導(dǎo)致DQ2的輪轉(zhuǎn)。

注意：DQ2只能判斷一個(gè)特定的扇區(qū)是否被選中擦除。但不能區(qū)分這個(gè)快是否正在擦除中或者正處于擦除暫停狀態(tài)。相比之下，DQ6可以區(qū)分NorFlash是否處于擦除中或者擦除狀態(tài)，但不能區(qū)分哪個(gè)快被選中擦除。因此需要這2個(gè)位來(lái)確定扇區(qū)和模式狀態(tài)信息。

DQ5： 超時(shí)位（Exceeded Timing Limits），當(dāng)編程或擦除操作超過(guò)了一個(gè)特定內(nèi)部脈沖計(jì)數(shù)是DQ5=1;這表明操作失敗。當(dāng)編程時(shí)把’0’改為’1’就會(huì)導(dǎo)致DQ5=1，因?yàn)橹挥胁脸磷霾拍馨选?’改為’1’。當(dāng)錯(cuò)誤發(fā)生后需要執(zhí)行復(fù)位命令（見(jiàn)圖1-1）才能返回到讀數(shù)據(jù)狀態(tài)。

DQ3： （扇區(qū)擦除計(jì)時(shí)位）Sector Erase Timer，只在扇區(qū)擦除指令時(shí)起作用。當(dāng)擦除指令真正開(kāi)始工作是DQ3=1，此時(shí)輸入的命令（除擦除暫停命令外）都被忽略。DQ3=0，是可以添加附加的扇區(qū)用于多扇區(qū)擦除

結(jié)語(yǔ)

關(guān)于NOR flash的相關(guān)介紹就到這了，如有不足之處歡迎指正。

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