Tiny6410之NAND FLASH驱动

一、NAND FLASH的特点

S3C6410的NAND FLASH控制器有如下特点

1、自导入模式：复位后，引导代码被送入到8KB的STEPPINGSTONE中，引导代码移动完毕，引导代码将在STEPPINGSTONE中执行。导入期间，NAND FLASH控制器不支持ECC矫正。

2、NAND FLSH 控制器I/F：支持512字节和2KB页

3、软件模式：用户可以直接访问nand flash 控制器，该特性可以用于读/檫/编程nand flash 存储器。

1）写命令寄存器=NAND FLASH存储器命令周期

2）写地址寄存器=NAND FLASH存储器地址周期

3）写数据寄存器=写数据到NAND FLASH存储器（写周期）

4）读数据寄存器=从NAND FLASH 存储器数据（读周期）

5）读主ECC寄存器和备用ECC寄存器=从NAND FLASH存储器读数据

4、接口：8位NAND FLASH存储器接口总线

5、硬件：ECC产生、检测和标志（软件纠正）

6、支持SLC和MLC的NAND FLASH控制器：1位ECC用于SLC，4位ECC用于MLC的NAND FLASH

7、特殊功能寄存器I/F：支持字节/半字/字数据访问ECC的数据寄存器，用字来访问其他寄存器

8、STEPPINGSTONE I/F：支持字节/半字/字数据的访问

9、8KB的内部SRAM的缓冲器STEPPINGSTONE，在NAND FLASH引导后可做其他用途使用

该Tiny6410 开发板使用的NAND FLASH的类型为MLC大小为2G，型号K9GA08U0E-S

二、驱动设计

第一步:设置NAND FLASH的控制寄存器

　　通过S3C6410数据手册可知NNAD FLASH的控制寄存器为NFCONF

寄存器地址

NFCONF 0x70200000

　　在NFCONF寄存器中主要用到TACLS、TWRPH0、TWRPH1，这三个变量。这三个变量用于配置nand flash 的时序。通过时序图

　　由上图可知，TACLS为CLE/ALE 有效到nWE有效之间的持续时间。TWRPH0 位nWE的有效持续时间。TWRPH1为nWE无效到CLE/ALE 无效之间的持续时间。这些时间都是以HCLK为单位的。

　　通过K9F2G08U0E数据手册（如下图）可知tWp 和TWRPH0相对应，（tcls-twp）与TALS相对应，tCLH与TWRPH1相对应。

　　K9F2G08U0给出的值都是最小值。故在取值是只要满足该最小值就可以了。因此在这里我将TACLS、TWRPH0、TWRPH1分别取值为0x2、0xF和0x7。

故将NFCONF寄存器的设值为（(0x2<<12)|(0xf<<8)|(0x7<<4)）

第二步：使能NAND FLASH

　　通过S3C6410的诗句手册可以知道使能NAND FLASH的寄存器为NFCONT

寄存器地址

NFCONT 0x7020004

　　由寄存器的描述可知，NFCONT的bit0位是控制NAND FLASH的。故将NFCONT的第零位设值为1即使能了NAND FLASH。

第三步：读操作（页读）

如下图可知读操作主要分五步走

　　1、发片选：即设置NFCONT的bit1为0

　　2、发命令：0x00，即往NFCMD写0x00

　　3、发地址：由下图知地址需要分5个时钟周期来发送的，即往NFADDR写入地址，因为NFADDR一次只能接受8bit的数据

　　4、发读命令：0x30，即往NFCMD写0x30

　　5、连续读2048个字节，即连续读NFDATA寄存器2048次。

第四步：拷贝

　　调用NAND FLASH的读操作，直到把.bin文件完全的从NAND FLASH中拷贝到 DRAM中。

第五步：编码运行

主要代码实现如下

//start.S

.global _start

_start

	//把外设告诉CPU

	ldr r0, =0x70000000

	orr r0,r0,#0x13

	mcr p15,0,r0,c15,c2,4

	//官看门狗

	ldr r0,=0x7E004000

	mov r1,#0

	str r1,[r0]

	//设置栈

	ldr sp,=0x0c002000

	//开启icaches

#ifdef CONFIG_SYS_ICACHE_OFF

	bic r0,r0,#0x00001000

#else

	orr r0,r0,#0x00001000

	mcr p15,0,r0,c1,c0,0x00001000

#endif

	//设置时钟

	bl clock_init

	//初始换sdram

	bl sdram_init

	//初始化nand flash

	bl nand_init

	//重定位，把代码、数据复制到他的链接中去

	adr r0,_start    @_start的当前地址

	ldr r1,=_star    @_start的链接地址

	ldr r2,=bss_start

	sub r2,r2,r1

	cmp r0,r1

	beq clean_bss

	bl copy2ddr

	cmp r0,#0

	bne halt

	//清理bss段，把bss对应的内存清零

clean_bss:

		ldr r0,=bss_start

		ldr r1,=bss_end

		mov r3,#0

		cmp r0,r1

		beq on_ddr

clean_loop:

	str r3,[r0],#4

	cmp r0,r1

	bne clean_loop

	//跳转

on_ddr:

	ldr pc,=main

halt:

	b halt

//nand.c

#include "Tiny6410Addr.h"

//nand flash 的命令

#define NAND_CMD_READ0		0

#define NAND_CMD_READ1		1

#define NAND_CMD_RNDOUT		5

#define NAND_CMD_PAGEPROG	0x10

#define NAND_CMD_READOOB	0x50

#define NAND_CMD_ERASE1		0x60

#define NAND_CMD_STATUS		0x70

#define NAND_CMD_STATUS_MULTI	0x71

#define NAND_CMD_SEQIN		0x80

#define NAND_CMD_RNDIN		0x85

#define NAND_CMD_READID		0x90

#define NAND_CMD_ERASE2		0xd0

#define NAND_CMD_RESET		0xff

/*

typedef struct{

	void (*nand_reset)(void);

	void (*nand_select_chip)(void);

	void (*nand_deselect_chip)(void);

	void (*write_cmd)(int Cmd);

	void (*read_cmd)(int Cmd);

	void (*wait_idle)(void);

	void (*write_addr)(unsigned int addr);

}NAND_CHIP;

static NAND_CHIP nand_chip;

*/

void nand_init(void);

//Tiny6410 nand Flash 的操作函数申明

static void Tiny6410_nand_reset(void); 				//重启

static void Tiny6410_nand_select_chip(void); 		//片选使能

static void Tiny6410_nand_diselect_chip(void);		//关闭片选

static void Tiny6410_write_cmd(int cmd); 			//写命令

static void Tiny6410_read_cmd(int cmd); 			//读命令

static void Tiny6410_wait_idle(void);  				//等待

static void Tiny6410_write_addr(unsigned int addr); //写地址

/////////////////////////////////////////

//Tiny6410 nand Flash 的操作函数实现

static void Tiny6410_nand_reset(void)

{

	Tiny6410_nand_select_chip();

	Tiny6410_write_cmd(int cmd);

	Tiny6410_wait_idle();

	Tiny6410_nand_diselect_chip();

}

//片选使能

static void Tiny6410_nand_select_chip(void)

{

	NFCONT &= ~(1 << 1);

}

//取消片选

static void Tiny6410_nand_diselect_chip(void)

{

	NFCONT |= (1 << 1);

}

static void Tiny6410_write_cmd(int cmd)

{

}

//等待数据

static void Tiny6410_wait_idle(void)

{

	do {

	while(!(NFSTAT & (1 << 0)));

	} while(0)

}

//读命令

static void Tiny6410_read_cmd(int cmd)

{

	NFCMD = cmd;

}

//写命令

static void Tiny6410_write_cmd(int cmd)

{

	//NFCMD = cmd;

}

static void Tiny6410_write_addr(unsigned long addr)

{

	NFADDR = 0;

	NFADDR = 0;

	NFADDR = (addr) & 0xff;

	NFADDR = (addr >> 8) & 0xff;

	NFADDR = (addr >> 16) & 0xff;

}

///////////////////////////////////////

//nand flash 初始化

void init_nand(void)

{

	//设置NAND FLASH 控制器

	NFCONF = ((0x2 << 12)|(0xf << 8)|(0x7 << 4));

	NFCONT |= ((0x3 << 0));

}

//读以页数据

static int nand_read_page(unsigned char *buf,unsigned long addr)

{

	int i;

	//发出片选

	Tiny6410_nand_select_chip();

	//发送读命令

	Tiny6410_read_cmd(NAND_CMD_READ0);

	//发送地址

	Tiny6410_write_addr(addr);

	//发送读命令

	Tiny6410_read_cmd(NAND_CMD_READSTART);

	//等待数据

	Tiny6410_wait_idle();

	//连续读取2048个字节

	for(i=0; i < page_size; i++)

	{

		*buf++ = NFDATA8_REG;

	}

	//取消片选

	Tiny6410_nand_diselect_chip();

	return 0;

}

//从NAND 中拷贝到DRAM

int copy2dram(unsigned int nand_start,unsigned int dram_start,unsigned int len)

{

	unsigned char *buf = (unsigned char *)ddr_start;

	int i;

	unsigned int page_shift = 11;

	//发片选

	Tiny6410_nand_select_chip();

	// 使len为2048的整数倍

	len = (len/2048+1)*2048;

	// 循环拷贝，每次拷贝一页数据

	for (i = 0; i < (len>>page_shift); i++, buf+=(1<<page_shift))

	{

		// 读一页，即2048byte

		nandll_read_page(buf, i);

	}

	return 0;

}

//nand.lds

SECTIONS {

    . = 0x50000000;

	.text : {

			start.o

			clock.o

			sdram.o

			nand.o

			* (.text)

	}

	.rodata : {

			* (.rodata)

	}

	.data : {

			* (.data)

	}

    bss_start = .;

    .bss ALIGN(4)  : { *(.bss)  *(COMMON) }

    bss_end = .;

}

//TinyAddr.h

#ifndef _Tiny6410Addr_H

#define _Tiny6410Addr_H

//GPK

#define GPKIO_BASE (0x7F008800)

#define rGPKCON0 		(*((volatile unsigned long *)(GPKIO_BASE+0x00)))

#define rGPKDAT  		(*((volatile unsigned long *)(GPKIO_BASE+0x08)))

//CLOCK

#define APLL_LOCK 		(*((volatile unsigned long *)0x7E00F000))

#define MPLL_LOCK 		(*((volatile unsigned long *)0x7E00F004))

#define EPLL_LOCK 		(*((volatile unsigned long *)0x7E00F008))

#define OTHERS    		(*((volatile unsigned long *)0x7e00f900))

#define CLK_DIV0  		(*((volatile unsigned long *)0x7E00F020))

#define APLL_CON  		(*((volatile unsigned long *)0x7E00F00C))

#define MPLL_CON  		(*((volatile unsigned long *)0x7E00F010))

#define CLK_SRC   		(*((volatile unsigned long *)0x7E00F01C))

//GPA /uart

#define ULCON0     		(*((volatile unsigned long *)0x7F005000))

#define UCON0      		(*((volatile unsigned long *)0x7F005004))

#define UFCON0     		(*((volatile unsigned long *)0x7F005008))

#define UMCON0     		(*((volatile unsigned long *)0x7F00500C))

#define UTRSTAT0   		(*((volatile unsigned long *)0x7F005010))

#define UFSTAT0    		(*((volatile unsigned long *)0x7F005018))

#define UTXH0      		(*((volatile unsigned char *)0x7F005020))

#define URXH0      		(*((volatile unsigned char *)0x7F005024))

#define UBRDIV0    		(*((volatile unsigned short *)0x7F005028))

#define UDIVSLOT0  		(*((volatile unsigned short *)0x7F00502C))

#define GPACON     		(*((volatile unsigned long *)0x7F008000))

//Sdram

#define P1MEMSTAT		(*((volatile unsigned long *)0x7e001000))

#define P1MEMCCMD		(*((volatile unsigned long *)0x7e001004))

#define P1DIRECTCMD		(*((volatile unsigned long *)0x7e001008))

//#define MEMCCMD		(*((volatile unsigned long *)0x7e001004))

#define P1REFRESH		(*((volatile unsigned long *)0x7e001010))

#define P1CASLAT		(*((volatile unsigned long *)0x7e001014))

#define MEM_SYS_CFG		(*((volatile unsigned long *)0x7e00f120))

#define P1MEMCFG		(*((volatile unsigned long *)0x7e00100c))

#define P1T_DQSS		(*((volatile unsigned long *)0x7e001018))

#define P1T_MRD			(*((volatile unsigned long *)0x7e00101c))

#define P1T_RAS			(*((volatile unsigned long *)0x7e001020))

#define P1T_RC			(*((volatile unsigned long *)0x7e001024))

#define P1T_RCD			(*((volatile unsigned long *)0x7e001028))

#define P1T_RFC			(*((volatile unsigned long *)0x7e00102c))

#define P1T_RP			(*((volatile unsigned long *)0x7e001030))

#define P1T_RRD			(*((volatile unsigned long *)0x7e001034))

#define P1T_WR			(*((volatile unsigned long *)0x7e001038))

#define P1T_WTR			(*((volatile unsigned long *)0x7e00103c))

#define P1T_XP			(*((volatile unsigned long *)0x7e001040))

#define P1T_XSR			(*((volatile unsigned long *)0x7e001044))

#define P1T_ESR			(*((volatile unsigned long *)0x7e001048))

#define P1MEMCFG2		(*((volatile unsigned long *)0X7e00104c))

#define P1_chip_0_cfg	(*((volatile unsigned long *)0x7e001200))

//Nand

#define NAND_BASE (0x70200000)

#define NFCONF      	(*((volatile unsigned long *)NAND_BASE + 0x00))

#define NFCONT      	(*((volatile unsigned long *)NAND_BASE + 0x04))

#define NFCMMD      	(*((volatile unsigned long *)NAND_BASE + 0x08))

#define NFADDR      	(*((volatile unsigned long *)NAND_BASE + 0x0c))

#define NFDATA      	(*((volatile unsigned long *)NAND_BASE + 0x10))

#define NFMECCDATA0     (*((volatile unsigned long *)NAND_BASE + 0x14))

#define NFMECCDATA1     (*((volatile unsigned long *)NAND_BASE + 0x18))

#define NFSECCDATA0     (*((volatile unsigned long *)NAND_BASE + 0x1c))

#define NFSBLK      	(*((volatile unsigned long *)NAND_BASE + 0x20))

#define NFEBLK      	(*((volatile unsigned long *)NAND_BASE + 0x24))

#define NFSTAT      	(*((volatile unsigned long *)NAND_BASE + 0x28))

#define NFESTAT0      	(*((volatile unsigned long *)NAND_BASE + 0x2c))

#define NFESTAT1      	(*((volatile unsigned long *)NAND_BASE + 030))

#define NFMECC0      	(*((volatile unsigned long *)NAND_BASE + 0x34))

#define NFMECC1      	(*((volatile unsigned long *)NAND_BASE + 0x38))

#define NFSECC      	(*((volatile unsigned long *)NAND_BASE + 0x3c))

#define NFMLCBITPT      (*((volatile unsigned long *)NAND_BASE + 0x40))

/*#define NF8ECCERR0      (*((volatile unsigned long *)NAND_BASE + 0x44))

#define NF8ECCERR1      (*((volatile unsigned long *)NAND_BASE + 0x48))

#define NF8ECCERR2      (*((volatile unsigned long *)NAND_BASE + 0x4c))

#define NFM8ECC0      	(*((volatile unsigned long *)NAND_BASE + 0x50))

#define NFM8ECC1      	(*((volatile unsigned long *)NAND_BASE + 0x54))

#define NFM8ECC2      	(*((volatile unsigned long *)NAND_BASE + 0x58))

#define NFM8ECC3      	(*((volatile unsigned long *)NAND_BASE + 0x5c))

#define NFMLC8BITPT0    (*((volatile unsigned long *)NAND_BASE + 0x60))

#define NFMLC8BITPT1    (*((volatile unsigned long *)NAND_BASE + 0x64))

 */

#endif

总结：

　　综上所述主要分为两个大步。

　　第一步：读S3C6410数据手册，了解NANDfLASH 的操作流程。

　　第二步：读NAND FLASH数据手册，了解各个寄存器的具体设置。

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