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STM32學習筆記——FSMC 驅動大容量NAND FLASH [復制鏈接]

本文轉載自   查看原文   2013-10-30 15:19   4049    STM32學習

本文原創於觀海聽濤，原作者版權所有，轉載請注明出處。 近幾天開發項目需要用到STM32驅動NAND FLASH，但由於開發板例程以及固件庫是用於小頁（512B），我要用到的FLASH為1G bit的大頁（2K），多走了兩天彎路。以下筆記將說明如何將默認固件庫修改為大頁模式以驅動大容量NAND，並作驅動。
本文硬件：控制器：STM32F103ZET6，存儲器：HY27UF081G2A
首先說一下NOR與NAND存儲器的區別，此類區別網上有很多，在此僅大致說明：
1、Nor讀取速度比NAND稍快 2、Nand寫入速度比Nor快很多 3、NAND擦除速度（4ms）遠快於Nor（5s） 4、Nor 帶有SRAM接口，有足夠的地址引腳來尋址，可以很輕松的掛接到CPU地址和數據總線上，對CPU要求低 5、NAND用八個（或十六個）引腳串行讀取數據，數據總線地址總線復用，通常需要CPU支持驅動，且較為復雜 6、Nor主要占據1-16M容量市場，並且可以片內執行，適合代碼存儲 7、NAND占據8-128M及以上市場，通常用來作數據存儲 8、NAND便宜一些 9、NAND壽命比Nor長 10、NAND會產生壞塊，需要做壞塊處理和ECC 更詳細區別請繼續百度，以上內容部分摘自神舟三號開發板手冊
下面是NAND的存儲結構：
由此圖可看出NAND存儲結構為立體式 正如硬盤的盤片被分為磁道，每個磁道又分為若干扇區，一塊nand flash也分為若干block，每個block分為如干page。一般而言，block、page之間的關系隨着芯片的不同而不同。 需要注意的是，對於flash的讀寫都是以一個page開始的，但是在讀寫之前必須進行flash的擦寫，而擦寫則是以一個block為單位的。 我們這次使用的HY27UF081G2A其PDF介紹： Memory Cell Array = (2K+64) Bytes x 64 Pages x 1,024 Blocks 由此可見，該NAND每頁2K，共64頁，1024塊。其中：每頁中的2K為主容量Data Field，64bit為額外容量Spare Field。Spare Field用於存貯檢驗碼和其他信息用的，並不能存放實際的數據。由此可算出系統總容量為2K*64*1024=134217728個byte，即1Gbit。 NAND閃存顆粒硬件接口： 由此圖可見，此顆粒為八位總線，地址數據復用，芯片為SOP48封裝。
軟件驅動：（此部分寫的是偽碼，僅用於解釋含義，可用代碼參見附件） 主程序：

  1. #define BUFFER_SIZE         0x2000 //此部分定義緩沖區大小，即一次寫入的數據
  2. #define NAND_HY_MakerID     0xAD   //NAND廠商號
  3. #define NAND_HY_DeviceID    0xF1   //NAND器件號
  4.   /*配置與SRAM連接的FSMC BANK2 NAND*/
  5.   NAND_Init();
  6.   /*讀取Nand Flash ID並打印*/
  7.   NAND_ReadID(&NAND_ID);
復制代碼
Tips:NAND器件的ID包含四部分： 1st Manufacturer Code
2nd Device Identifier 3rd Internal chip number, cell Type, Number of Simultaneously Programmed pages. 4th Page size, spare size, Block size, Organization
  1. if((NAND_ID.Maker_ID == NAND_HY_MakerID) && (NAND_ID.Device_ID == NAND_HY_DeviceID)) //判斷器件符合  
  2.   {
  3. /*設置NAND FLASH的寫地址*/
  4.     WriteReadAddr.Zone = 0x00;
  5.     WriteReadAddr.Block = 0x00;
  6.     WriteReadAddr.Page = 0x05;
  7. /*擦除待寫入數據的塊*/
  8.     status = NAND_EraseBlock(WriteReadAddr);  //寫入前必須擦出
  9.     /*將寫Nand Flash的數據BUFFER填充為從0x25開始的連續遞增的一串數據 */
  10.     Fill_Buffer(TxBuffer, BUFFER_SIZE , 0x25);  //填充數據以測試
  11.     /*將數據寫入到Nand Flash中。WriteReadAddr:讀寫的起始地址*/
  12.     status = NAND_WriteSmallPage(TxBuffer, WriteReadAddr, PageNumber); //主要寫入函數，此部分默認為小頁需要修改
  13.     /*從Nand Flash中讀回剛寫入的數據。riteReadAddr:讀寫的起始地址*/
  14.     status = NAND_ReadSmallPage (RxBuffer, WriteReadAddr, PageNumber); //讀取主要函數，也需要修改
  15.   
  16.     /*判斷讀回的數據與寫入的數據是否一致*/  
  17.     for(j = 0; j < BUFFER_SIZE; j++)
  18.     {
  19.       if(TxBuffer[j] != RxBuffer[j])
  20.       {
  21.         WriteReadStatus++;
  22.       }
  23.     }
  24.     if (WriteReadStatus == 0)
  25.     {
  26.       printf("\n\r Nand Flash讀寫訪問成功");
  27.       GPIO_ResetBits(GPIO_LED, DS2_PIN);   
  28.     }
  29.     else
  30.     {
  31.       printf("\n\r Nand Flash讀寫訪問失敗");   
  32.    printf("0x%x",WriteReadStatus);
  33.    
  34.       GPIO_ResetBits(GPIO_LED, DS3_PIN);   
  35.    
  36.     }
  37.   }
  38.   else
  39.   {
  40.       printf("\n\r 沒有檢測到Nand Flash的ID");   
  41.       GPIO_ResetBits(GPIO_LED, DS4_PIN);
  42.   }
復制代碼

fsmc_nand.c文件：

  1. void NAND_Init(void)
  2. {
  3.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  4.   FSMC_NAND_PCCARDTimingInitTypeDef  p;
  5.   FSMC_NANDInitTypeDef FSMC_NANDInitStructure;
  6.   
  7.   /*FSMC總線使用的GPIO組時鍾使能*/
  8.   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD | RCC_APB2Periph_GPIOE |
  9.                          RCC_APB2Periph_GPIOF | RCC_APB2Periph_GPIOG, ENABLE);
  10.   
  11. /*FSMC CLE, ALE, D0->D3, NOE, NWE and NCE2初始化，推挽復用輸出*/
  12.   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  GPIO_Pin_11 | GPIO_Pin_12 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15 |  
  13.                                  GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 |
  14.                                  GPIO_Pin_7;
  15.   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  16.   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
  17.   GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);
  18.   /*FSMC數據線FSMC_D[4:7]初始化，推挽復用輸出*/
  19.   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7 | GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10;
  20.   GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);
  21.   /*FSMC NWAIT初始化，輸入上拉*/
  22.   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
  23.   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  24.   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
  25.   GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);
  26.   /*FSMC INT2初始化，輸入上拉*/
  27.   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
  28.   GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStructure);
  29.   /*--------------FSMC 總線 存儲器參數配置------------------------------*/
  30.   p.FSMC_SetupTime = 0x1;         //建立時間
  31.   p.FSMC_WaitSetupTime = 0x3;     //等待時間
  32.   p.FSMC_HoldSetupTime = 0x2;     //保持時間
  33.   p.FSMC_HiZSetupTime = 0x1;      //高阻建立時間
  34.   FSMC_NANDInitStructure.FSMC_Bank = FSMC_Bank2_NAND; //使用FSMC BANK2
  35.   FSMC_NANDInitStructure.FSMC_Waitfeature = FSMC_Waitfeature_Enable; //使能FSMC的等待功能
  36.   FSMC_NANDInitStructure.FSMC_MemoryDataWidth = FSMC_MemoryDataWidth_8b; //NAND Flash的數據寬度為8位
  37.   FSMC_NANDInitStructure.FSMC_ECC = FSMC_ECC_Enable;                  //使能ECC特性
  38.   FSMC_NANDInitStructure.FSMC_ECCPageSize = FSMC_ECCPageSize_2048Bytes; //ECC頁大小2048
  39.   FSMC_NANDInitStructure.FSMC_TCLRSetupTime = 0x00;            
  40.   FSMC_NANDInitStructure.FSMC_TARSetupTime = 0x00;
  41.   FSMC_NANDInitStructure.FSMC_CommonSpaceTimingStruct = &p;
  42.   FSMC_NANDInitStructure.FSMC_AttributeSpaceTimingStruct = &p;
  43.   FSMC_NANDInit(&FSMC_NANDInitStructure);
  44.   /*!使能FSMC BANK2 */
  45.   FSMC_NANDCmd(FSMC_Bank2_NAND, ENABLE);
  46. }
復制代碼
  1. void NAND_ReadID(NAND_IDTypeDef* NAND_ID)
  2. {
  3.   uint32_t data = 0;
  4.   /*!< Send Command to the command area */
  5.   *(__IO uint8_t *)(Bank_NAND_ADDR | CMD_AREA) = 0x90;
  6.   *(__IO uint8_t *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = 0x00;
  7.    /*!< Sequence to read ID from NAND flash */
  8.    data = *(__IO uint32_t *)(Bank_NAND_ADDR | DATA_AREA);
  9.    NAND_ID->Maker_ID   = ADDR_1st_CYCLE (data);//四個周期讀取四個ID
  10.    NAND_ID->Device_ID  = ADDR_2nd_CYCLE (data);
  11.    NAND_ID->Third_ID   = ADDR_3rd_CYCLE (data);
  12.    NAND_ID->Fourth_ID  = ADDR_4th_CYCLE (data);
  13. }
復制代碼
  1. uint32_t NAND_WriteSmallPage(uint8_t *pBuffer, NAND_ADDRESS Address, uint32_t NumPageToWrite)
  2. {//傳入參數：寫入數據，寫入初始地址，要寫幾頁
  3.   uint32_t index = 0x00, numpagewritten = 0x00, addressstatus = NAND_VALID_ADDRESS;
  4.   uint32_t status = NAND_READY, size = 0x00;
  5.   while((NumPageToWrite != 0x00) && (addressstatus == NAND_VALID_ADDRESS) && (status == NAND_READY))
  6.   {
  7.     /*!< Page write command and address */
  8.     *(__IO uint8_t *)(Bank_NAND_ADDR | CMD_AREA) = NAND_CMD_AREA_A;
  9.     *(__IO uint8_t *)(Bank_NAND_ADDR | CMD_AREA) = NAND_CMD_WRITE0;
  10.     *(__IO uint8_t *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = 0x00;
  11.     *(__IO uint8_t *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = 0x00;//添加此句
  12.     *(__IO uint8_t *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = ADDR_1st_CYCLE(ROW_ADDRESS);
  13.     *(__IO uint8_t *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = ADDR_2nd_CYCLE(ROW_ADDRESS);
  14. //    *(__IO uint8_t *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = ADDR_3rd_CYCLE(ROW_ADDRESS);//原版有此句
  15.     /*!< Calculate the size */
  16.     size = NAND_PAGE_SIZE + (NAND_PAGE_SIZE * numpagewritten);//統計寫入數目
  17.     /*!< Write data */
  18.     for(; index < size; index++)
  19.     {
  20.       *(__IO uint8_t *)(Bank_NAND_ADDR | DATA_AREA) = pBuffer[index];
  21.     }
  22.    
  23.     *(__IO uint8_t *)(Bank_NAND_ADDR | CMD_AREA) = NAND_CMD_WRITE_TRUE1;
  24.     /*!< Check status for successful operation */
  25.     status = NAND_GetStatus();
  26.    
  27.     if(status == NAND_READY)
  28.     {
  29.       numpagewritten++;
  30.       NumPageToWrite--;
  31.       /*!< Calculate Next small page Address */
  32.       addressstatus = NAND_AddressIncrement(&Address);
  33.     }
  34.   }
  35.   
  36.   return (status | addressstatus);
  37. }
復制代碼

讀取函數同理修改

  1. uint32_t NAND_EraseBlock(NAND_ADDRESS Address)
  2. {
  3.   *(__IO uint8_t *)(Bank_NAND_ADDR | CMD_AREA) = NAND_CMD_ERASE0;
  4.   *(__IO uint8_t *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = ADDR_1st_CYCLE(ROW_ADDRESS);
  5.   *(__IO uint8_t *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = ADDR_2nd_CYCLE(ROW_ADDRESS);
  6. //  *(__IO uint8_t *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = ADDR_3rd_CYCLE(ROW_ADDRESS);//兩次即可
  7.   *(__IO uint8_t *)(Bank_NAND_ADDR | CMD_AREA) = NAND_CMD_ERASE1;
  8.   return (NAND_GetStatus());
  9. }
復制代碼

fsmc_nand.h文件：

  1. #define NAND_PAGE_SIZE             ((uint16_t)0x0800) /* 512 bytes per page w/o Spare Area *///每頁2K
  2. #define NAND_BLOCK_SIZE            ((uint16_t)0x0040) /* 32x512 bytes pages per block *///64個頁
  3. #define NAND_ZONE_SIZE             ((uint16_t)0x0400) /* 1024 Block per zone *///1024個快
  4. #define NAND_SPARE_AREA_SIZE       ((uint16_t)0x0040) /* last 16 bytes as spare area */
  5. #define NAND_MAX_ZONE              ((uint16_t)0x0001) /* 4 zones of 1024 block */
復制代碼

修改完即可實現512B至2K每頁的變更
本文參考：器件手冊，蔡於清——NAND器件讀寫操作，百度搜索 QQ458729218 附件：有效程序，器件手冊


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