嵌入式NAND Flash读写技术
嵌入式系统中的数据存储技术研究
嵌入式系统中的数据存储技术研究第一章:介绍嵌入式系统是由硬件、操作系统和应用程序组成的特定目的的计算机系统。
这些系统往往功能复杂,体积小,功耗低,并且需要特定的数据存储技术。
本文将探讨嵌入式系统中数据存储技术的研究进展。
第二章:嵌入式系统中的固态存储固态存储器是嵌入式系统中常见的数据存储技术。
它们比机械硬盘更为耐用、更加安全,并且更省电。
现在,主要的固态存储器有以下两种:1. NAND Flash 存储器NAND Flash 存储器是嵌入式系统中普遍使用的一种存储器。
NAND存储器可以被分为一页一页的写入,这意味着每次写入操作只需要消耗极少的能量,使得它特别适合节能的嵌入式系统。
然而,它也有一些缺点,例如写入次数有限,读取速度较慢。
2. NOR Flash 存储器与 NAND 存储器相比, NOR 存储器的写入速度更慢,但读取速度更快。
NOR 存储器被广泛应用于固件开发,例如启动装置(boot loader)。
第三章:数据库嵌入式系统中的数据库主要分为两类:1. 嵌入式数据库针对较小的系统,嵌入式数据库具有小巧的体积和低功耗,采用缓存技术来提高响应速度。
MySQL、SQLite和Berkeley DB是常见的嵌入式数据库。
2. 分布式数据库随着物联网的兴起,嵌入式系统的分布式数据库也越来越重要。
使用分布式数据库可以将数据分布在多个设备中,避免单点故障并提高可扩展性。
例如,Cassandra和MongoDB都是嵌入式系统中常用的分布式数据库。
第四章:内存管理和文件系统1. 内存管理嵌入式系统中的内存管理需要考虑以下因素:- 内存大小:很少有嵌入式系统有超过几百 MB 的内存,因此需要小型内存管理器(MMC)。
- 缓存:将常用的数据放在缓存中可以提高响应速度。
- 虚拟内存:将内存虚拟化可以使得操作系统和应用程序能够使用比物理内存更多的内存,这种技术被称为交换(paging)。
2. 文件系统嵌入式系统中的文件系统也需要考虑存储速度、可靠性和安全问题。
nand flash时序图详解
怎么看时序图--nand flash的读操作详解 2013-11-16 10:25:36分类:嵌入式这篇文章不是介绍 nand flash的物理结构和关于nand flash的一些基本知识的。
你需要至少了解你手上的 nand flash的物理结构和一些诸如读写命令操作的大概印象,你至少也需要看过 s3c2440中关于nand flash控制寄存器的说明。
由于本人也没有专门学过这方面的知识,下面的介绍也是经验之谈。
这里我用的 K9F2G08-SCB0 这款nand flash 来介绍时序图的阅读。
不同的芯片操作时序可能不同,读的命令也会有一些差别。
当然其实有时候像nand flash这种 s3c2440内部集成了他的控制器的外设。
具体到读写操作的细节时序(比如 CLE/ALE的建立时间,写脉冲的宽度。
数据的建立和保持时间等),不明白前期也没有多大的问题。
因为s3c2440内部的nand flash控制器做了大部分的工作,你需要做的基本就是设置几个时间参数而已。
然后nand flash会自动进行这些细节操作。
当然如果处理器上没有集成 nand flash的控制器那么久必须要自己来写时序操作了。
所以了解最底层的时序操作总是好的但是上层一点的,比如读写操作的步骤时序(比如读操作,你要片选使能,然后发命令,然后发地址,需要的话还需发一个命令,然后需要等待操作完成,然后再读书数据)。
是必须要明白的。
这都不明白的话,怎么进行器件的操作呢也就是说 s3c2440 可以说在你设置很少的几个时间参数后,将每一个步骤中细微的操作都替你做好了。
(比如写命令,你只要写个命令到相应寄存器中,cpu内部就会协各个引脚发出适应的信号来实现写命令的操作)。
而我们所需要做的就是把这些写命令,写地址,等待操作完成。
等步骤组合起来。
从而完成一个读操作就像上面说的,虽然我们不会需要去编写每个步骤中的最细微的时序。
但是了解下。
会让你对每个操作步骤的底层细节更加明了先来看一个命令锁存的时序。
嵌入式概述
1.Nor flash称为或非型闪存,或者Nor闪存。
Nor flash存储器的每个记忆单元使用一个晶体管。
每个晶体管有一个字线和位线与之相连。
当读数据时,选中的字线上的栅极为高电平,因此位线上的电平逻辑取决于晶体管的逻辑,如果为1则导通,输出为1;为0则截止,输出为0;其逻辑功能类似于nor门。
Nand flash:称为与非型闪存,或者NAND闪存。
读数据时被选中的字线加高电平,未选中的字线上的存储单元都是导通的,被选中的存1则输出1,位线为高电平;存0则输出0,位线为低电平。
逻辑功能类似于与非门。
Sdram;同步动态随机访问存储器,它是在标准dram中加入同步控制逻辑,利用一个系统的时钟同步所有的地址数据和控制信号,使sdram的时钟频率与cpu前端总线时钟频率相同。
从而实现存储器读写速度与cpu速度保持一致。
Cisc:是指复杂指令集计算机,是指采用一整套计算机指令进行操作的计算机。
Risc:是指精简指令集计算机,降低绝大多数机器指令的复杂程度,尽可能做到在一个时钟周期完成一条指令的执行。
流水线技术:在计算机指令执行技术中,各个阶段相互独立,因此cpu内部的指令译码执行逻辑电路可以设计成分级的处理部件,实行流水线处理。
2 嵌入式系统的定义国内流行的较为完整和规范的定义:嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,软件硬件可裁剪,适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
嵌入式系统也是一个计算机系统,但与通用计算机系统相比,它具有以下一些特点:1、与应用密切相关,执行特定功能:任何一个嵌入式系统都和特定应用相关,用途固定。
2、具有实时约束:嵌入式系统都是实时系统,都有时限要求。
若违反实时约束则可能使系统瘫痪或不可用。
3、嵌入式操作系统一般为多任务实时操作系统。
由于嵌入式系统处理的外部事件通常有多个,而且具有分布和并发的特点,因此要求嵌入式操作系统必须是多任务实时操作系统。
嵌入式Flashmemory技术简介及工作原理
嵌入式Flashmemory技术简介及工作原理1概述随着数码时代的来临,除了PC外,越来越多的数码信息产品正在或即将进入我们的家庭:移动电话、掌上电脑、数码相机、GPS等等,这些产品越来越多的使用各种移动微存储器。
这些存储器中很大部分是快闪存储器(FlashMemory)。
Flashmemory是从EPROM和EEPROM发展而来的非挥发性存储集成电路,其主要特点是工作速度快、单元面积小、集成度高、可靠性好、可重复擦写10万次以上,数据可靠保持超过10年。
国外从80年代开始发展,到2002年随着数码时代的来临,除了PC外,越来越多的数码信息产品正在或即将进入我们的家庭:移动电话、掌上电脑、数码相机、GPS等等,这些产品越来越多的使用各种移动微存储器。
这些存储器中很大部分是快闪存储器(Flash Memory)。
Flash memory是从EPROM和EEPROM发展而来的非挥发性存储集成电路,其主要特点是工作速度快、单元面积小、集成度高、可靠性好、可重复擦写10万次以上,数据可靠保持超过10年。
国外从80年代开始发展,到2002年,Flash memory的年销售额超过一百亿美元,并增长迅速,预计到2006年,年销售额可达126亿美元/年。
到目前,用于Flash memory生产的技术水平已达0.13μm,单片存储量达几千兆。
除大容量存储器应用外,Flash Memory也大量地替代EPROM、EEPROM嵌入到ASIC、CPU、DSP电路中,如TI公司的TMS320F240系列、TMS280系列分别含有8K―128K Words的Flash Memory,又如Microchip公司,也推出了内嵌Flash Memory的16F系列MCU产品。
Flash Memory电路芯片设计的核心是存储单元(Cell)设计(包括结构、读写擦方式),外围电路都是围绕其设计。
因此,我们首先要研究并确定电路中采用的Flash Memory Cell。
NAND_FLASH_内存详解与读写寻址方式
NAND FLASH 内存详解与读写寻址方式一、内存详解NAND闪存阵列分为一系列128kB的区块(block),这些区块是NAND器件中最小的可擦除实体。
擦除一个区块就是把所有的位(bit)设置为"1"(而所有字节(byte)设置为FFh)。
有必要通过编程,将已擦除的位从"1"变为"0"。
最小的编程实体是字节(byte)。
一些NOR闪存能同时执行读写操作(见下图1)。
虽然NAND不能同时执行读写操作,它可以采用称为"映射(shadowing)"的方法,在系统级实现这一点。
这种方法在个人电脑上已经沿用多年,即将BIOS从速率较低的ROM加载到速率较高的RAM上。
NAND的效率较高,是因为NAND串中没有金属触点。
NAND闪存单元的大小比NOR要小(4F2:10F2)的原因,是NOR的每一个单元都需要独立的金属触点。
NAND与硬盘驱动器类似,基于扇区(页),适合于存储连续的数据,如图片、音频或个人电脑数据。
虽然通过把数据映射到RAM上,能在系统级实现随机存取,但是,这样做需要额外的RAM存储空间。
此外,跟硬盘一样,NAND器件存在坏的扇区,需要纠错码(ECC)来维持数据的完整性。
存储单元面积越小,裸片的面积也就越小。
在这种情况下,NAND就能够为当今的低成本消费市场提供存储容量更大的闪存产品。
NAND闪存用于几乎所有可擦除的存储卡。
NAND的复用接口为所有最新的器件和密度都提供了一种相似的引脚输出。
这种引脚输出使得设计工程师无须改变电路板的硬件设计,就能从更小的密度移植到更大密度的设计上。
NAND与NOR闪存比较NAND闪存的优点在于写(编程)和擦除操作的速率快,而NOR的优点是具有随机存取和对字节执行写(编程)操作的能力(见下图图2)。
NOR的随机存取能力支持直接代码执行(XiP),而这是嵌入式应用经常需要的一个功能。
nand_flash读写工作原理_概述说明
nand flash读写工作原理概述说明1. 引言1.1 概述NAND Flash是一种非常常见和重要的存储设备,被广泛应用于各种电子产品中。
它的独特设计使得它成为一种高性能、低功耗、擦写可靠且具有较大容量的存储器解决方案。
由于其许多优点,NAND Flash在移动设备、个人电脑、服务器以及其他许多领域都有着广泛的应用。
1.2 文章结构本文将详细介绍NAND Flash的读写工作原理,并探讨其在存储领域中的优势与应用场景。
首先,我们将简要介绍NAND Flash的基本概念和特点,包括其结构和组成部分。
然后,我们将重点讲解NAND Flash进行读操作和写操作时所涉及的工作原理和步骤。
通过对这些原理的详细阐述,读者将能够全面了解NAND Flash如何实现数据的读取和写入。
除此之外,我们还将探讨NAND Flash相对于其他存储设备的优势,并介绍几个典型应用场景。
这些优势包括快速读写速度、低功耗、体积小且轻便、强大的耐久性以及较大的存储容量。
在应用场景方面,我们将重点介绍NAND Flash 在移动设备领域、物联网和服务器等各个行业中的广泛应用。
最后,我们将进行本文的小结,并对NAND Flash未来的发展进行展望。
通过全面了解NAND Flash的工作原理和优势,读者将能够更好地理解其在现代科技领域中的重要性,并对其未来发展趋势有一个清晰的认识。
1.3 目的本文的目的是通过对NAND Flash读写工作原理进行详细说明,使读者能够全面了解NAND Flash是如何实现数据读写操作的。
此外,我们还旨在向读者展示NAND Flash在存储领域中所具有的优势和广泛应用场景,使其意识到这一存储设备在现代科技产业中所扮演的重要角色。
希望通过本文,读者能够加深对NAND Flash技术的理解,并为相关领域或产品的研发与设计提供参考依据。
2. NAND Flash读写工作原理:2.1 NAND Flash简介:NAND Flash是一种非易失性存储器,采用了电子闪存技术。
norflash读写操作
NOR FLASH 烧写指南TWENTYONE对于硬件工程师和嵌入式软件工程师,在完成设计后,常常需要验证FLASH是否工作。
在应用中,也有很多时候需要对FLASH进行写操作。
这篇文章简单介绍了基于ARM芯片的NOR FLASH烧写,并提供了2个具体的实例和源代码,希望对有需要的朋友有点帮助。
在开始之前,先声明一下,这篇文章只是介绍了如何写NOR FLASH的烧写驱动,和H-JTAG/H-FLASHER没有直接的联系。
在后面的介绍里,如无特别说明,处理器指的是ARM处理器,FLASH指的都是NOR FLASH。
另外,BYTE指的是8-BIT的数据单元,HALF-WORD代表的是16-BIT的数据单元,而WORD则代表了32-BIT的数据单元。
1. NOR FLASH的简单介绍FLASH是很常见的一种存储芯片,数据掉电不会丢失。
NOR FLASH支持Execute On Chip,即程序可以直接在 NORFLASH片内执行。
这点和NAND FLASH不一样。
因此,在嵌入是系统中,NOR FLASH很适合作为启动程序的存储介质。
NOR FLASH的读取和RAM很类似,但不可以直接进行写操作。
对NOR FLASH的写操作需要遵循特定的命令序列,最终由芯片内部的控制单元完成写操作。
从支持的最小访问单元来看,NOR FLASH一般分为8位的和16位的(当然,也有很多NOR FLASH芯片同时支持8位模式和是16位模式,具体的工作模式通过特定的管脚进行选择)。
对8位的NOR FLASH芯片,或是工作在8-BIT模式的芯片来说,一个地址对应一个BYTE(8-BIT)的数据。
例如一块8-BIT的NOR FLASH,假设容量为4个BYTE。
那芯片应该有8个数据信号D7-D0和2个地址信号,A1-A0。
地址0x0对应第0个BYTE,地址0x1对应于第1BYTE,地址0x2对应于第2个BYTE,而地址0x3则对应于第3个BYTE。
nand flash读写原理
nand flash读写原理
NAND Flash是一种非易失性存储器,存储数据的方式采用了NAND门的逻辑结构。
其读写原理如下:
读取数据:
1. 首先,控制器会向NAND Flash发送要读取的数据的地址信息。
2. NAND Flash读取到地址信息后,开始查找所需的数据,将数据以页的形式发送给控制器。
3. 控制器对收到的数据进行校验,确保读取的数据没有错误。
写入数据:
1. 接收到数据后,控制器会将要写入的数据分成数据块,并分别进行处理。
2. 控制器将数据块写入NAND Flash中。
3. NAND Flash先将原有的数据进行擦除,并将新数据写入擦除后的空页面。
4. 写入操作结束,控制器对写入的数据进行校验,确保写入的数据没有错误。
需要注意的是,NAND Flash是按页进行读写操作的,一个页面的大小一般为512字节或1KB,因此每次读写操作的数据都必须是页面的整数倍。
同时,每次写入操作会导致该页面的原有数据被擦除,因此需要谨慎选择写入时机。
嵌入式学习之彻底搞清ROM、RAM、DRAM和FLASH
嵌入式学习之彻底搞清ROM、RAM、DRAM和FLASHROM和RAM指的都是半导体存储器,ROM是Read Only Memory的缩写,RAM是Random Access Memory的缩写。
ROM在系统停止供电的时候仍然可以保持数据,而RAM通常都是在掉电之后就丢失数据,典型的RAM就是计算机的内存。
RAM有两大类,一种称为静态RAM(Static RAM/SRAM),SRAM速度非常快,是目前读写最快的存储设备了,但是它也非常昂贵,所以只在要求很苛刻的地方使用,譬如CPU的一级缓冲,二级缓冲。
另一种称为动态RAM(Dynamic RAM/DRAM),DRAM保留数据的时间很短,速度也比SRAM慢,不过它还是比任何的ROM都要快,但从价格上来说DRAM相比SRAM要便宜很多,计算机内存就是DRAM的。
DRAM分为很多种,常见的主要有FPRAM/FastPage、EDORAM、SDRAM、DDR RAM、RDRAM、SGRAM以及WRAM等,这里介绍其中的一种DDR RAM。
DDR RAM(Date-Rate RAM)也称作DDR SDRAM,这种改进型的RAM和SDRAM是基本一样的,不同之处在于它可以在一个时钟读写两次数据,这样就使得数据传输速度加倍了。
这是目前电脑中用得最多的内存,而且它有着成本优势,事实上击败了Intel的另外一种内存标准-Rambus DRAM。
在很多高端的显卡上,也配备了高速DDR RAM来提高带宽,这可以大幅度提高3D加速卡的像素渲染能力。
内存工作原理:内存是用来存放当前正在使用的(即执行中)的数据和程序,我们平常所提到的计算机的内存指的是动态内存(即DRAM),动态内存中所谓的“动态”,指的是当我们将数据写入DRAM后,经过一段时间,数据会丢失,因此需要一个额外设电路进行内存刷新操作。
具体的工作过程是这样的:一个DRAM的存储单元存储的是0还是1取决于电容是否有电荷,有电荷代表1,无电荷代表0。
Nand Flash数据存储规则与数据读写方法
谈到Nand Flash的数据存储方式,关于NAND Flash的数据读写方法方面的文章不多,这篇文章详细讲述了Nand Flash数据存储方式和数据读写方法,并用具体的芯片为例作了详细的解释。
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,(Nand Flash 有多种结构,我使用的Nand Flash 是K9F1208,下面内容针对三星的K9F1208U0M),每页528Byte,每32 个page 形成一个Block,Sizeof(block)=16kByte 。
1 block=16kbyte,512Mbit=64Mbyte,Numberof(block)=4096 1block=32page, 1page=528byte=512byte(Main Area)+16byte(Spare Area)Nand flash 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:--Block Address -- Page Address --Column Address 。
对于NAND Flash 来讲,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1st half和2nd half,各自的访问由地址指针命令来选择,A[7:0]就是所谓的column address。
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NAND Flash,则block address用A[26:24]表示。
NANDFlash内存设备的读写控制设计_叶林俊
② struct nand_ecc_ctrl中的读写 函 数,如read_page_ raw、write_page等,主要用来做一些与 ECC 有关的操作。
③ struct nand_chip中的读写函数,如read_buf、cmd- func等,与具 体 的 NAND controller相 关,就 是 这 部 分 函 数与硬件的交互。
NAND Flash的单元 尺 寸 几 乎 是 NOR Flash 器 件 的 一 半,由 于 生 产 过 程 更 为 简 单 ,也 就 相 应 地 降 低 了 价 格 。 容量比较大,由于价格便宜,更适合存储大量的数据 。
1.1.3 可 靠 性 和 耐 用 性 采用 Flash介 质 时 一 个 需 要 重 点 考 虑 的 问 题 是 可 靠
性。对于需要扩展 MTBF 的系 统 来 说,Flash是 非 常 合 适 的存储方案。可以从寿命(耐用性)、位交换和坏块 处 理 三 个方面来比较 NOR Flash 和 NAND Flash 的 可 靠 性。 寿 命(耐用性)在 NAND Flash 闪 存 中 每 个 块 的 最 大 擦 写 次 数是 一 百 万 次,而 NOR Flash 的 擦 写 次 数 是 十 万 次。 NAND Flash除了具 有 10∶1的 块 擦 除 周 期 优 势,典 型 的 NAND Flash块 尺 寸 要 比 NOR 器 件 小 8 倍,每 个 NAND Flash块在给定的时间内的删除次数要少一些 。
flash读写原理
flash读写原理
Flash读写原理是指Flash存储器的读取和写入数据的基本原理和过程。
Flash存储器是一种非易失性存储器,它基于电荷积累效应来
存储数据。
Flash存储器的基本单元是闪存单元,每个闪存单
元可以存储一个位。
闪存单元由一个栅极和一个控制栅极组成,控制栅极上有一个浮动栅极,其中存储电荷来表示数据的0或1。
Flash存储器的读取过程是通过向闪存单元的栅极施加电压来
读取栅极上的电荷。
读取时会施加一个特定的电压和时间来测量栅极上的电荷量,根据电荷量的大小来判断闪存单元存储的是0还是1。
Flash存储器的写入过程是通过向闪存单元的控制栅极施加一
定的电压来改变栅极上的电荷。
写入时,首先将栅极预充电为特定电压。
然后,根据要写入的数据是0还是1,向控制栅极
施加一个更高或更低的电压,使栅极上的电荷量发生变化。
最后,通过一个称为擦除的过程来清除控制栅极上的电荷,以便重新写入新的数据。
Flash存储器的读取和写入过程都需要特定的电压和脉冲信号
以控制栅极上的电荷变化,而这些电压和脉冲信号是由控制器提供的。
同时,Flash存储器还可以通过分扇区或分页的方式
进行读取和写入操作,以提高读写速度和效率。
nor_flash_读写过程
nor_flash_读写过程一、结构分析S3C2410处理器集成了8位NandFlash控制器。
目前市场上常见的8位NandFlash有三星公司的k9f1208、k9f1g08、k9f2g08等。
k9f1208、k9f1g08、k9f2g08的数据页大小分别为512Byte、2kByte、2kByte。
它们在寻址方式上有一定差异,所以程序代码并不通用。
本文以S3C2410处理器和k9f1208系统为例,讲述Nan dFlash的读写方法。
NandFlash的数据是以bit 的方式保存在memory cell里的,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 组成Page,page 再组织形成一个Block。
k9f1208的相关数据如下:1block=32page;1page=528byte=512byte(Main Area)+16byte(Spare Area)。
总容量为=4096(block数量)*32(page/block)*512(byte/page)=64MbyteNandFlash以页为单位读写数据,而以块为单位擦除数据。
按照k9f1208的组织方式可以分四类地址:Col umn Address、halfpage pointer、Page Address 、Block Address。
A[0:25]表示数据在64M 空间中的地址。
Column Address表示数据在半页中的地址,大小范围0~255,用A[0:7]表示;halfpage pointer表示半页在整页中的位置,即在0~255空间还是在256~511空间,用A[8]表示;Page Address表示页在块中的地址,大小范围0~31,用A[13:9]表示;Block Address表示块在flash中的位置,大小范围0~4095,A[25:14] 表示;二、读操作过程K9f1208的寻址分为4个cycle。
Nand Flash 简介
摘要以三星公司K9F2808UOB为例,设计了NAND Flash与S3C2410的接口电路,介绍了NAND Flash在ARM嵌入式系统中的设计与实现方法,并在UBoot上进行了验证。
所设计的驱动易于移植,可简化嵌入式系统开发。
引言当前各类嵌入式系统开发设计中,存储模块设计是不可或缺的重要方面。
NOR和 NAND 是目前市场上两种主要的非易失闪存技术。
NOR Flash存储器的容量较小、写入速度较慢,但因其随机读取速度快,因此在嵌入式系统中,常用于程序代码的存储。
与NOR相比,NAND 闪存的优点是容量大,但其速度较慢,因为它的I/O端口只有8或16个,要完成地址和数据的传输就必须让这些信号轮流传送。
NAND型Flash具有极高的单元密度,容量可以比较大,价格相对便宜。
本文以三星公司的 K9F2808UOB芯片为例,介绍了NAND Flash的接口电路与驱动的设计方法。
文中介绍了开发NAND Flash驱动基本原理,意在简化嵌入式系统开发过程。
目录1 NAND FLASH工作原理 (4)1.1 芯片内部存储布局及存储操作特点 (4)1.2 NAND F LASH接口电路 (4)1.3 控制器工作原理 (5)2 FLASH烧写程序原理及结构 (5)2.1 NAND F LASH R EAD (6)2.2 NAND F LASH P ROGRAM (6)2.3 NAND F LASH E RASE (8)3 ECC校检原理与实现 (8)4 UBOOT下功能验证 (10)1 NAND Flash工作原理S3C2410板的NAND Flash支持由两部分组成:集成在S3C2410 CPU上的NAND Flash 控制器和NAND Flash存储芯片。
要访问NAND Flash中的数据,必须通过NAND Flash控制器发送命令才能完成。
所以, NAND Flash相当于S3C2410的一个外设,并不位于它的内存地址区。
nand flash工作原理
nand flash工作原理NAND Flash是一种非易失性存储设备,常用于闪存卡、固态硬盘等产品中。
它的工作原理如下:1. 基本结构:NAND Flash由许多存储单元组成,每个存储单元可以存储一个或多个比特的数据。
存储单元被分为页(page)和块(block),每页通常为2KB或4KB,每块通常为128KB或256KB。
2. 存储原理:NAND Flash使用电荷量来存储数据。
每个存储单元中的栅极上存储了一定数量的电子,表示为1或0。
当需要读取或写入数据时,通过对栅极施加适当的电压来控制电荷量。
3. 读取操作:读取操作通过施加一定的电压来检测栅极上的电荷量。
如果电荷量高于某个阈值,表示存储单元为1;如果低于阈值,表示存储单元为0。
4. 写入操作:写入操作分为擦除和编程两个步骤。
- 擦除:Flash存储单元只能整体擦除,即擦除一个块中的所有页。
擦除操作通过施加高压来清空存储单元中的电荷。
- 编程:编程操作将数据写入存储单元。
首先,通过施加适当的电压来擦除存储单元;然后,根据数据位的值,通过施加不同的电压将电荷送入或排出存储单元。
写入操作将改变存储单元中的电荷量,从而改变存储数据的状态。
5. 坏块管理:由于NAND Flash存储单元的不可靠性,会出现一些坏块。
为了保证数据的可靠性和存储空间的利用率,NAND Flash使用坏块管理算法来跳过坏块,将其标记并不再使用。
总之,NAND Flash通过控制存储单元中的电荷量来存储数据,具有读取速度快、电源断电后数据仍能保存的特点,广泛应用于各种存储设备中。
flash的读写原理
flash的读写原理
Flash的读写原理主要涉及到闪存器件中的电荷在晶体管中的存储和释放过程。
闪存是一种非易失性存储器,它采用了一种称为浮动栅(Floating Gate)的结构,具有很高的存储密度和较低的功耗。
闪存中的每个存储单元由一个晶体管组成,该晶体管包含一个控制栅(Control Gate)、源极(Source)和漏极(Drain)之间的通道。
在晶体管的通道上面,有一个浮动栅,它可以在晶体管中存储电荷,从而改变晶体管的导电性。
在闪存的写入过程中,需要将晶体管的漏极和源极之间的电压加高,使得电荷通过通道注入到浮动栅中。
这个过程称为快速注入(Hot Electron Injection),它通过高电压和电子的能量将电子注入到浮动栅中,从而改变晶体管的导通状态。
在闪存的擦除过程中,需要将晶体管的漏极和源极之间的电压加低,以便将浮动栅中的电荷释放掉。
这个过程称为快速电子隧道注入(Fast Electron Tunneling Injection),它通过低电压和电子的能量将电子从浮动栅中释放出来,从而恢复晶体管的高阻状态。
在读取闪存中的数据时,需要对晶体管的控制栅施加一定的电压,并通过检测源极和漏极之间的电流来确定晶体管的导通状态,从而判断出存储单元中存储的数据。
总之,闪存的读写原理是通过控制栅和浮动栅之间的电荷存储和释放来改变晶体管的导通状态,从而实现数据的写入和读取。
nand write的c语言格式
nand write的c语言格式在C语言中,并没有直接对NAND flash写入的标准库函数,因为NAND flash通常是嵌入式系统中的硬件组件,而且不同的NAND flash设备可能有不同的接口和驱动方式。
通常,NAND flash的操作需要依赖于特定硬件平台的驱动程序或操作系统提供的接口。
如果你正在使用一个嵌入式操作系统,比如Linux,你可能会通过文件系统的抽象层来对NAND flash进行读写。
在裸机(bare-metal)环境中,你可能需要直接与硬件寄存器交互来实现NAND flash的读写。
以下是一个非常简化的例子,演示了如何在裸机环境中可能实现对NAND flash的写操作的C 语言伪代码:```c#include <stdint.h>// 假设这些是NAND flash控制器的寄存器地址#define NAND_COMMAND_REG (*(volatile uint8_t*)0x80000000)#define NAND_ADDRESS_REG (*(volatile uint8_t*)0x80000010)#define NAND_DATA_REG (*(volatile uint8_t*)0x80000020)// NAND flash命令#define NAND_CMD_WRITE 0x80 // 写入命令#define NAND_CMD_WRITE_TRUE 0x10 // 确认写入命令// 一个简化的函数,向NAND flash写入一个页void nand_write_page(uint32_t page_address, const uint8_t* data, uint32_t length) { // 发送写入命令NAND_COMMAND_REG = NAND_CMD_WRITE;// 写入地址// 这个部分取决于你的NAND flash如何接受地址// 可能需要发送多次,因为地址可能是多字节的NAND_ADDRESS_REG = (page_address >> 0) & 0xFF; // 写入地址的低8位NAND_ADDRESS_REG = (page_address >> 8) & 0xFF; // 写入地址的下一个8位// ... 可能还需要写入更多的地址字节...// 写入数据for (uint32_t i = 0; i < length; i++) {NAND_DATA_REG = data[i];}// 发送确认写入命令NAND_COMMAND_REG = NAND_CMD_WRITE_TRUE;// 这里可能需要等待写入完成,具体等待方式依赖于NAND flash的规格// 可能是检查状态寄存器,或者简单的延时}int main() {// 要写入NAND flash的数据uint8_t data_to_write[] = { /* ... 数据... */ };// 调用函数写入数据到指定的页地址nand_write_page(0x00001234, data_to_write, sizeof(data_to_write));return 0;}```请注意,上面的代码只是一个示例,并不是一个完整的、可以在实际硬件上工作的程序。
嵌入式系统中Nand-Flash的原理及应用
嵌入式系统中Nand-Flash的原理及应用文档说明:当前各类嵌入式系统开发设计中,存储模块是不可或缺的重要方面。
NOR和NAND是目前市场上两种主要的非易失闪存技术。
Nor-flash存储器的容量较小、写入速度较慢,但因其随机读取速度快,因此在嵌入式系统中,常应用在程序代码的存储中。
Nor-flash存储器的内部结构决定它不适合朝大容量发展;而Nand-flash存储器结构则能提供极高的单元密度,可以达到很大的存储容量,并且写入和擦除的速度也很快。
Nand-flash存储器是flash存储器的-种,其内部采用非线性宏单元模式,为固态大容量存储器的实现提供了廉价有效的解决方案。
Nand-flash存储器具有容量较大,改写速度快,适用于大量资料的存储,因而在业界得到了越来越广泛的应用,如嵌入式产品中包括数码相机、MP3随身听记忆卡、体积小巧的U盘等。
本文以三星公司的K9F1208UOB芯片为例,介绍Nand-flash存储器芯片的读写流程和时序。
1 Nand-Flash存储器的工作原理1.1 Nand-Flash存储器的组成结构及指令集K9F1208UOB的容量为64Mb,存储空间按128K个页(行)、每页中528个字节(列)的组成方式构成。
备用的16列,位于列地址的512-527。
K9F1208UOB还将存储空间分为块(block),每1块由32个页构成。
因此K9F1208UOB中一共有4096个块。
这种“块-页”结构,恰好能满足文件系统中划分簇和扇区的结构要求。
K9F1208UOB的内部结构如图1所示。
图1 K9F1208UOB的内部结构K9F1208UOB的读和写都以页为单位,擦除则以块为单位进行操作。
K9F1208UOB的地址通过8位端口传送,有效地节省了引脚的数量,并能够保持不同密度器件引脚的一致性,系统可以在电路不作改动的情况下升级为高容量存储器件。
K9F1208UOB通过CLE和ALE信号线实现I/O口上指令和地址的复用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
相关寄存器
NAND Flash配置寄存器
NFCONF 地址0x4E000000
NAND Flash命令设置寄存器
NFCMD 地址0x4E000004
NAND Flash地址设置寄存器
NFADDR 地址0x4E000008
NAND Flash数据寄存器
为了支持NAND Flash的启动装载,S3C2410A配置了一个叫Steppingstone的内部SRAM缓冲器。当系统启动时,NAND Flash存储器的前4KB将被自动加载到Steppingstone中,然后系统自动执行这些载入的启动代码。
一般情况下,这4KB的启动代码需要将NAND Flash中的内容复制到SDRAM中。使用S3C2410A内部硬件ECC功能可以对NAND Flash的数据进行有效性的检查。复制完成后,将在SDRAM中执行主程序。
8个I/O引脚充当地址、数据、命令的复用端口,所以每次传地址只能传8位,而nand falsh的地址位位26位,因此读写一次nand flash需要传送4次(A[7:0] A[16:9] A[24:17]
A[25]
一页有528B,在每一页中,最后16个字节(OOB)用于nand flash执行完命令后设置状态用的,剩余512B又分为前半部(1st half Page Register)和后半部(2nd half Page Register)。可以通过nand flash命令对1st half和2nd half
Read1
00h/01h
读取数据寄存器下半区(OOB)
Read2
50h
读取芯片ID
90h
RESET
FFh
写页面(page program)
(首先写入00h(A区)/01h(B区)/05h(C区)表示写入区;再写入80h开始编程模式(写入模式),接下来写入地址和数据,最后写入10h表示编程结束。
Paage Address:页地址。由于页地址总是以512Bytes对齐的,所以它的低9位总是0。确定读写操作是在Flash上的哪个页进行的。
当我们得到一个Nand Flash地址srcaddr时候,我们可以这样分解出Column Address和Page Address
columnaddr=srcaddr%512 //column address
Nand flash主要的内设命令
Nand flash命令执行是通过将命令字送到Nand flash控制寄存器的命令寄存器中来执行的,其命令是分周期执行的,每条命令都有一个或多个执行周期,每个执行周期都有相应的代码表示将要执行的动作。
功能
第一时钟周期
第二时钟周期
读取数据寄存器
80h
10h
块擦除(block erase)
60h
D0h
读取状态sh地址的计算
Column Address: 列地址。Column Address其实就是指定Page上的某个Byte,指定这个Byte其实也就是指定此页的读写起始地址。
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。按照这种组织方式形成三类地址
Column Address:列地址,地址的低8位
Page Address:页地址
Block Address:块地址
pageaddr=srcaddr>>9 //page address
也可以这么认为,一个Nand Flash地址的A0~A7是它的column_addr,A9~A25是它的Page Address。(注意地址位A8并没有出现,也就是A8被忽略,在下面你将了解到这是什么原因)
以read1命令为例:
R/nB NAND Flash就绪/忙(输入)
系统启动和NAND Flash所需的配置如下:
(1)OM[1:0]=00b:使能NAND Flash控制器为自动启动模式;
(2)NAND Flash存储器的页面大小应该为512字节;
(3)NCON:NAND Flash存储器寻址步数选择。0为3步;1为4步寻址。
例如64MB(512Mb)的NAND flash(实际中由于存在spare area,故都大于这个值),共4096block,因此,需要12个bit来表示,即A[25:14],如果是128MB(1Gbit) 的528byte/page的NAND Flash,则block address用A[26:14]表示。由于地址只能在I/O[7:0]上传递,因此,必须采用移位的方式进行。以NAND_ADDR 为例:
引脚配置
D[7:0] 数据/命令/地址的输入/输出口(与数据总线共享)
CLE 命令锁存使能(输出)
ALE 地址锁存使能(输出)
nFCE NAND Flash片选使能(输出)
nFRE NAND Flash读使能(输出)
nFWE NAND Flash写使能(输出)
NAND Flash物理组成
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nand flash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)
(3)Steppingstone映射到nGCS0;
(4)CPU在Steppingstone的4KB内部缓冲器中开始执行启动代码。
注意:在自动启动模式下,不进行ECC检测。因此,应确保NAND Flash的前4KB不能有位错误(一般NAND Flash厂家都能确保)。
NAND Flash模式需要进行以下配置:
Read1的命令里面出现了两个命令选项,分别是00h和01h。这里出现了两个读命是否令你意识到什么呢?是的,00h是用于读写1st half的命令,而01h是用于读取2nd half的命令。现在我可以结合上图给你说明为什么K9F1208U0B的DataField被分为2个half了。
如上文所提及的,Read1的1st.Cycle是发送Column Address,假设我现在指定的Column Address是0,那么读操作将从此页的第0号Byte开始一直读取到此页的最后一个Byte(包括Spare Field),如果我指定的Column Address是127,情况也与前面一样,但不知道你发现没有,用于传递Column Address的数据线有8条(I/O0~I/O7,对应A0~A7,这也是A8为什么不出现在我们传递的地址位中),也就是说我们能够指定的 Column Address范围为0~255,但不要忘了,1个Page的DataField是由512个Byte组成的,假设现在我要指定读命令从第256个字节处开始读取此页,那将会发生什么情景?我必须把Column Address设置为256,但Column Address最大只能是255,这就造成数据溢出。。。正是因为这个原因我们才把Data Field分为两个半区,当要读取的起始地址(Column Address)在0~255内时我们用00h命令,当读取的起始地址是在256~511时,则使用01h命令.假设现在我要指定从第256个byte开始读取此页,那么我将这样发送命令串
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-step addressing。 如果NAND Flash 的容量是32MB(256Mbit)以下,那么,block adress最高位只到bit24,因此寻址只需要3步。
以及OOB进行定位通过nand flash内置的指针指向各自的首地址
存储操作特点:
1.擦除操作的最小单位是块
2.Nand Flash芯片每一位只能从1变为0,而不能从0变为1,所以在对其进行写入操作之前一定要将相应块擦除(擦除就是将相应块的位全部变为1
3 OOB部分的第六字节(即517字节)标志是否坏块,如果不是坏块该值为FF,否则为坏块
4 除OOB第六字节外,通常至少把OOB前3字节存放Nand Flash硬件ECC码
NAND Flash寻址方式
512byte需要9bit来表示,对于528byte系列的NAND,这512byte被分成1st half Page Register和2nd half Page Register,各自的访问由地址指针命令来选择,A[7:0]就是所谓的column address(列地址),在进行擦除操作时不需要列地址,为什么?因为以块为单位擦除。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。A8这一位地址被用来设置512byte的1st half page还是2nd half page,0表示1st,1表示2nd。Block的地址是由A14以上的bit来表示。
NFDATA 地址0x4E00000C
NAND Flash操作状态寄存器
NFSTAT 地址0x4E000010
NAND Flash ECC寄存器
NFECC 地址0x4E000014
下面针对三星的K9F1208U0M为例说明nand flash的读写。
NAND Flash--嵌入式NAND Flash读写技术
NAND Flash控制器
S3C2410板的Nand Flash支持由两部分组成:Nand Flash控制器(集成在S3C2410 CPU)和Nand Flash存储芯片(K9F1208U0B)两部分组成。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S3C2410的一个外设,而不位于它的内存地址区.