基于多功能单片学习机的NAND_FLASH驱动的设计毕业设计
NANDFlash的驱动程序设计
NANDFlash的驱动程序设计NAND Flash是一种非常常见的闪存存储器技术，被广泛应用于各种存储设备中，如固态硬盘（SSD）、智能手机、平板电脑等。
在NAND Flash的使用中，驱动程序的设计起到了至关重要的作用，它负责管理NAND Flash的读写操作、错误校验和坏块管理等功能，下面将详细介绍NAND Flash驱动程序的设计要点。
一、硬件初始化NAND Flash驱动程序的第一个任务是对底层硬件进行初始化。
这包括将NAND Flash的外设进行初始化，初始化NAND Flash控制器、时钟、引脚状态等。
除此之外，还需要读取存储设备的ID信息，根据ID信息识别NAND Flash的型号和芯片的特性。
二、坏块管理坏块是NAND Flash存储器中的一种常见问题，这会对数据的读写造成很大的影响。
因此，驱动程序需要实现坏块管理功能，通过检测和标记坏块，确保数据的可靠性。
具体操作包括读取坏块表、标记坏块、零填充和迁移数据等。
三、页擦除和写入在进行数据读写操作之前，需要先进行页擦除操作。
页擦除是将整个NAND Flash页面的数据擦除为全0，以便写入新的数据。
驱动程序需要实现页擦除操作，并确保擦除的正确性。
写入操作是将数据写入NAND Flash的页面中，包括数据的写入和校验。
驱动程序需要实现数据的写入功能，并对写入的数据进行校验，确保数据的正确性。
同时，还需要考虑到写入性能的优化，如批量写入、异步写入等方式。
四、数据读取驱动程序需要实现数据的读取功能，包括读取数据和校验读取的数据。
在读取过程中，需要注意读取的数据是否与写入的数据相符，以及是否发生了错误。
如果发现数据错误，驱动程序需要进行纠错处理，如使用错误检测与纠正（ECC）算法。
五、垃圾回收和回收管理垃圾回收是回收已经无法再写入的块，以便将来新数据的存储。
驱动程序需要实现垃圾回收功能，定时扫描并标记需要回收的块，并进行擦除。
回收管理包括垃圾回收策略的选择、回收操作的优化等。
基于WinCE的Nand Flash硬件及驱动程序设计
Ｎ ｎ ｌ ｈ作 为一种 价格低 廉 ， 写速 度快且 体积小 的存储 技术 ， 手持 终端 的存储 应用 领域 中的竞争 ａ ｄＦａ ｓ 读 在 力 日益 提升 。Ｐ Ａ ５ Ｘ ２ ５是 Ｉｔｌ 司专 为手 持设备 设计 的基 于 ＸＳａｅ构架 的高 性能处 理器 ， 有丰 富 的外部 ｎｅ 公 ｃｌ 具 接 口， 作主频 高达 ４ ０ＭＨ 。Ｗｉｄｗ Ｅ是 微软公 司针对 个人 电脑 以外 的 电脑产 品所研 发 的嵌入 式 操作 工 ０ ｚ ｎｏｓ Ｃ
系统 ，以其 可裁减 性 、实 时性 以及 丰 富 的多媒 体 支 持 等优 势 ，已 经成 为嵌 入式 操 作 系统 主 流 平 台 之一 。
Ｋ Ｋ Ｇ ８ ０ 是三 星公 司生 产 的一款 Ｎ ｎ ｌｓ ， 者在 Ｐ Ａ ５ ９ ８ ＯＵ Ｍ ａ ｄＦａｈ 笔 Ｘ ２ ５及 ＷｉＣ ４２平 台基 础上 ， 绍其 内部存 ｎＥ ． 介
第２ ７卷 第 ２期
２１ ０ ０年 ６月
苏 州 科 技 学 院 学 报 （ 然 科 学 版） 自
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｕ ｈ ｕ Ｕｎｖ ｒｉ ｆＳ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ （ ｔｒｌ ｉｎ ｅ ｏ ｒ ａ ｆＳ ｚ ｏ ｉｅｓｔ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏｙ Ｎａｕａ ｅ ｃ ） ｙ Ｓｃ
ＴＯ Ｓ Ｐ封 装 。其 内 部 由 ８ １ ２个 块 （ ｌｃ ） 成 ， 个 块 分 成 ６ ９ Ｂｏ ｋ 组 每 ４页 （ ａ ｅ ， 页则 包 括 （ｋ ６ ） ｙｅ ， 中 Ｐ ｇ）每 ２ ＋ ４ Ｂ ｔｓ其
６ Ｂ ｔ 是空 闲区。Ｃ Ｕ访 问 Ｎ ｎ ｌｓ ４ ｙｅ ｓ Ｐ ａ ｄＦａｈ内部 的任 意字节 时 ，需 要至 少 １ ２位 Ｃ ｌｍｎＡ ｄｅｓ ｌ ｏｕ ｄ ｒｓ 和 ９位 Ｒ ｗ ｏ
Nand-FlashNor-Flash存储模块设计
Nand-Flash/Nor-Flash存储模块设计[ 2007-4-2 10:50:00 | By: luogongqiang ] Nand-Flash/Nor-Flash存储模块设计随着嵌入式系统越来越广泛的应用，嵌入式系统中的数据存储和数据管理已经成为一个重要的研究课题。
Flash存储器具有速度快、成本低等很多优点，因此在嵌入式系统中的应用也越来越多。
为了合理地管理存储数据，进行数据共享，Flash的设计在ARM嵌入式系统中对数据存储和数据管理尤为重要。
1实例说明在嵌入式设备中，有两种程序运行方式：一种是将程序加载到SDRAM中运行，另一种是程序直接在其所在的ROM/Flash存储器中运行。
一种比较常用的运行程序的方法是将该Flash存储器作为一个硬盘使用，当程序需要运行时，首先将其加载到SDRAM存储器中，在SDRAM中运行。
通常相对于：ROM而言，S DRAM访问速度较快，数据总线较宽，程序存SDRAM中的运行速度比在Flas h中的运行速度要快。
ARM 中的存储模块示意图如图7-1所示。
其中，各功能模块的含义如下。
(1)系统初始化——进行系统的最小初始化，包括初始化系统时钟、系统的中断向量表、SDRAM及一些其他的重要I/O端口。
(2)映像文件下载——通过一定的方式，得到新的目标程序的映像文件，将该文件保存到系统的SDRAM中。
要完成这部分工作，ARM嵌入式设备需要与外部的主机建立某种通道，大部分系统都是使用串行口，也可以使用以太网口或者并行口进行通信。
(2)Flash写入——根据不同的Flash存储器，选择合适的操作命令，将新的目标程序的映像文件写入到目标系统的Flash存储器中，实现Flash存储器操作的功能模块。
在本实例里，Flash用于存放程序代码、常量表和一些存系统掉电后需要保存的用户数据等。
2 Flash原理2.1 Nand-Flash与Nor-Flash区别Flash主要分为Nor-Flash和Nand-Flash两类，下面对二者进行较为详细的比较。
NAND Flash格式化毕业论文
第二章硬件系统的介绍，NAND FLASH存储器和控制芯片cortex-m3。
第三章FLASH文件系统的介绍，本章介绍了FAT16文件系统，以及它的缺点、簇的概念，FAT文件系统的格式以及文件系统的实现形式。
第四章NAND FLASH驱动程序的设计，介绍了FSMC的初始化、NAND FLASH的工作原理、实现FLASH的读、写、擦除和坏块初始化。
1.2
在Flash上构建文件系统有两种方式：一种方式是使用块驱动程序，在驱动程序之上，运行一个通用文件系统，块驱动程序提供了一个逻辑层到物理层的映射使得访问Flash就像访问磁盘一样。另一种方式是使用专用的文件系统，它能够不通过块驱动程序而工作。目前主流的Flash文件系统有三种：TrueFFS、JFFSx以及专门针对NANDFlash设计的YAFFS。
Keywords:NAND Flash, Flash File System, Flash Translation Layer, Wear-leveling
1
1.1
新世纪嵌入式系统迅速，主要表现市场发展主要表现在通信、消费电子产品和多媒体应用。在这些嵌入式系统中，存储设备的性能是决定整体系统性能的核心环节之一。相对于体积大、抗震性能差的硬盘等传统存储介质，Flash存储器具有容量大、速度快、成本低、性能佳等很多优点，适用于大量数据的存储，因此在嵌入式系统中的应用也越来越多，如在移动、PDA、数码相机、体积小巧的U盘、MP3播放器等多媒体消费类电子产品，正在迅速取代NOR FLASH。Nand-flash内存是flash内存的一种，其内部采用非线性宏单元模式，为固态大容量内存的实现提供了廉价有效的解决方案。由于物理特性的不同，基于Flash的文件系统也不同于普通磁盘上的文件系统，不同应用系统中FFS的设计实现也有所不同。对于大容量的存储器而言，在与传统文件系统保持兼容的同时，如何更好的管理文件以及实现存储空间的利用率就成为问题的关键。此设计正是针对这个问题提出独特有效的闪存管理技术与改良的文件系统，通过NAND FLASH格式化实现存储空间的利用。
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。
多功能单片学习机的NANDFLASH驱动的设计方案
基于多功能单片学习机的NAND FLASHES动的设Thedesignof NAND FLASHdriver based on aMultifunctionSCMIearningmachine总计毕业设计＜论文）30 页表格3 _______ 个插图15 ______ 幅2 / 38摘要基于多功能单片学习机的 NAND FLASHY动包括两部分：多功能单片学习机和NAND FLASH存储器。
本论文首先介绍了多功能单片学习机的软/硬件设计，该学习机利用自动程序切换电路，使得同一片单片机既可以运行系统程序，又可以运行用户程序，实现程序代码的在线下载。
学习机外部扩展了大量的硬件资源，丰富的系统硬件资源构成了各种实际应用电路，通过万能扩展接口可以很方便地仿真外部应用电路和扩展用户应用电路。
然后，着重介绍了NAND FLASHT展板的软/硬件设计，通过多功能单片学习机实现对NAND FLAS的读、写时序。
关键字：多功能单片学习机自动切换电路NAND FLASHAbstractBased NAND FLASH multi-f un cti onal sin gle-chip lear ning mach ine drive con sists of two parts: a multi-functional single-chip learning machine and NAND Flash memory. This paper introduces the hardware / software design, multi-functionalsingle-chip learning machine with automatic switch circuit, so with a microcontroller can either run the system program, you can run the user program, the on li ne dow nl oad of the program code. exter nal lear ning machi ne expanse a lot of hardware resources, hardware system resources poses practical application circuit, through the uni versal expa nsion in terface can easily simulate the external applicati oncircuit and extend the user application circuit. Then focuses on the the NAND FLASH expansion board hardware / software design, achieved through a multi-functional single-chip learning machine NAND FLASH read and write timing.Key word: Multifunction SCMlearning machine ; automatic switch circuit ; NAND FLASH ;目录摘要IABSTRACTII 第一章绪论11.1国内外研究简况 11.2本课题的主要目标和工作 11.3全文结构 2 第二章多功能单片学习机72.1多功能单片学习机的硬件设计 72.1.1单片机AT89S52电路82.1.2数码显示电路 112.1.3外部存储器电路 142.1.4外部存储器的保护电路 172.1.5键盘输入电路 172.1 .6自动程序切换电路 182.1.7RS232通信电路192.1.8电源电路 192.2多功能单片学习机的软件设计 202 . 3本章小结 20 第三章NAND FLASH 扩展板的设计223.1NAND FLASH 扩展板硬件电路设计 223.1.1N AND FLASH 接口电路 223.1.2控制器的工作原理 243.2NAND FLASH 驱动 253.2.1N AND FLASH 的工作原理 263.2.2NAND FLASH 的读操作 263.2.3NAND FLASH 的编程 273.2.4NAND FLASH 的擦除 29 3.3本章小结 30第四章NAND 扩展板的调试314.1硬件仿真注意事项 314. 2编程中遇到的问题 314. 2本章小结 32 第五章全文总结33 参考文献34 致谢35第一章绪论1.1 国内外研究简况新世纪嵌入式系统迅速，主要表现在市场发展、通信、消费电子产品和多媒体应用。
NandFlash驱动超详细分析报告报告材料
今天学习了NandFlash的驱动，硬件操作非常简单，就是这个linux下的驱动比较复杂，主要还是MTD层的问题，用了一下午时间整理出来一份详细的分析，只是分析函数结构和调用关系，具体代码实现就不看了，里面有N个结构体，搞得我头大。
我用linux2.6.25内核，2440板子，先从启动信息入手。
内核启动信息，NAND部分：S3C24XX NAND Driver, (c) 2004 Simtec Electronicss3c2440-nand s3c2440-nand: Tacls=2, 20ns Twrph0=3 30ns, Twrph1=2 20nsNAND device: Manufacturer ID: 0xec, Chip ID: 0x76 (Samsung NAND64MiB 3,3V 8-bit)Scanning device for bad blocksCreating 3 MTD partitions on "NAND 64MiB 3,3V 8-bit":0x00000000-0x00040000 : "boot"0x0004c000-0x0024c000 : "kernel"0x0024c000-0x03ffc000 : "yaffs2"第一行，在driver/mtd/nand/s3c2410.c中第910行，s3c2410_nand_init函数：printk("S3C24XX NAND Driver, (c) 2004 Simtec Electronics\n");行二行，同一文件，第212行，s3c2410_nand_inithw函数：dev_info(info->device, "Tacls=%d, %dns Twrph0=%d %dns,Twrph1=%d %dns\n", tacls, to_ns(tacls, clkrate), twrph0, to_ns(twrph0, clkrate), twrph1, to_ns(twrph1, clkrate));第三行，在driver/mtd/nand/nand_base.c中第2346行，printk(KERN_INFO "NAND device: Manufacturer ID:" " 0x%02x, Chip ID: 0x%02x (%s %s)\n", *maf_id, dev_id, nand_manuf_ids[maf_idx].name, type->name);第四行，在driver/mtd/nand/nand_bbt.c中第380行，creat_bbt函数：Printk(KERN INFO " Scanning device for bad blocks \n");第五行，在driver/mtd/mtdpart.c中第340行，add_mtd_partitions函数：printk (KERN_NOTICE "Creating %d MTD partitions on \"%s\":\n", nbparts, master->name);下面三行，是flash分区表，也在mtdpart.c同一函数中，第430行：printk (KERN_NOTICE "0x%08x-0x%08x : \"%s\"\n", slave->offset, slave->offset + slave->mtd.size, slave->);MTD体系结构：在linux中提供了MTD（Memory Technology Device，内存技术设备）系统来建立Flash针对linux的统一、抽象的接口引入MTD后，linux系统中的Flash设备驱动及接口可分为4层:设备节点MTD设备层MTD原始设备层硬件驱动层硬件驱动层：Flash硬件驱动层负责底层硬件设备实际的读、写、擦除，Linux MTD设备的NAND型Flash驱动位于driver/mtd/nand子目录下s3c2410对应的nand Flash驱动为s3c2410.cMTD原始设备层：MTD原始设备层由两部分构成，一部分是MTD原始设备的通用代码，另一部分是各个特定Flash的数据，比如分区主要构成的文件有：drivers/mtd/mtdcore.c 支持mtd字符设备driver/mtd/mtdpart.c 支持mtd块设备MTD设备层：基于MTD原始设备，Linux系统可以定义出MTD的块设备（主设备号31) 和字符设备（设备号90），构成MTD设备层简单的说就是：使用一个mtd层来作为具体的硬件设备驱动和上层文件系统的桥梁。
基于Cortex-M3的NAND Flash-毕业答辩PPT
4.NAND Flash文件系统的设计(1/2)
首先针对NAND Flash进行整体架构的设计：
NFSFAT的组织形式：
第一块（BLOCK）
引导簇
FAT1
整个空间（1024块）
一块（BLOCK）
数据块
保留块
FAT2(重复的) 根目录首簇 所有文件（夹） 参数区 重映射区 交换区
2.NAND Flash简介
•NAND Flash
NAND Flash内部分为若干个存储单元块（BLOCK）， 每个存储单元块又分为若干个页(page)。
NAND Flash使用8个I/O口来串行地传送控制、地址和数 据信息。
3.FAT文件系统简介
每个FAT文件系统由4部分组成： ① – 保留区；② – FAT区；③ – 根目录区；④ – 文件和目录
5.系统验证(2/4)
• 仿DOS操作命令一览表：
1 fs
打印文件系统信息
2 ld
通过串口下载文件
3 ls
显示当前目录下的文件信息
4 md
创建目录
5 cd \dir1\dir2\ 进入目录
6 wc file
打印文件内容
7 st
打印FAT信息
8 rm
删除文件
9 rd
删除目录（文件夹）
10 seek
检索文件内容
主要通过回收处理实现均衡块的擦写。
6.总结与展望
总结：
• 通过系统测试，NFSFAT成功稳定的运行； • NFSFAT的开发与实现可以面向简单的嵌入式系统进行数据管理； • 讲解FAT文件系统的演示工具。
展望：
• 对于损耗均衡算法需要改进； • 对于可靠性方面还应该进一步增强； • 兼容windows下的FAT16/32。
基于NAND+Flash的文件系统设计与实现
（２）按现有技术水平，一般ＮＯＲ闪存擦写块的最大可擦写次 数约为１０５，ＮＡＮＤ闪存擦写块的最大可擦写次数约为１０６。 很多文章介绍了ＪＦＦＳ２文件系统的实现机制”１，本文指 出ＪＦＦＳ２存在如下不足：（１）其挂载过程需要对闪存从头到尾 进行扫描，此过程很慢。笔者在测试中发现，挂载一个１６
ＭＢ
ｄｉｓｋ ｆｉｌｅ ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ
ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ，ｅｘｐａｔｉａｔｅｓ ｔｈｅ ｍｏｕｎｔ
ｐｒｏｃｅｓｓ
ｉｔｓ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ．Ｍｏｕｎｔ ｔｅｓｔ
ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ
ｔｈａｔ ｔｈｉｓ
ｓｙｓｔｅｍ
ｈａｓ ｈｉｇｈｅｒ
ｌｏａｄｉｎｇ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｔｈａｎ ＪＦＦＳ２ ｆｉｌｅ ｓｙｓｔｅｍ．Ｉｔ
～２４（卜一
万方数据
态超级块从内存写回到第０块的第１页。第２次挂载将读取 位于第１页的静态超级块。以后每次卸载，静态超级块将依 次被写入第２页、第３页、……，依此类推。若第０个擦除 块写满，就写往第１个擦除块，并能擦除第０个擦除块。若 第１个攥除块写满，就写往第０个擦除块，并能擦除第１个 擦除块。前２个擦除块被交替使用。 ３．２索引树的建立 索引树被初始化成一个空的哈希表。已经读出的静态超 级块中保存了本次挂载所需的第１个引用节点在芯片上的位 置。每个引用爷点都保存了它后继引用节点在芯片上的位置。 因此，ＮＦＦＳ可以读出所有引用节点。每读出一个引用节点， 就要把该引用节点加到索引树巾，同时对相应的页进行标记。 关于标记的算法前文已有洋细描述。把引用节点加到索引树 中的算法步骤如下： （１）从静态超级块的ｆｉｒｓｔ—ｒａｗ—ｒｅｆｎｏｄｅ开始读取第】个引 用节点，因为每个引用节点都记录了其后继的引用节点在芯 片上的位置，所以能读出所有引用书点。 （２）在步骤（１）读出引用节点的过程中，每读到一个引用节 点，就根据它所记录的模式判断该引用节点所索引节点的类 型。如果索引的节．点是一个目录项节点，则执行步骤ｆ３）。如 果索引的节点是一个ｉ节点，则执行步骤（４）。 （３Ｊ根据该引用节．点的父目录ｉ节点号，在索引树中找具 有相同ｉ节点号的ｉｎｏｄｅ—ｃａｃｈｅ。如果没有找到此类ｉｎｏｄｅ— ｃａｃｈｅ，则立刻创建一个，并将其加入索引树。从芯片上读出 该目录项的名字，并由引用节点指向。把该引用节点按名字 大小链入该ｉｎｏｄｅ—ｃａｃｈｅ的ｎｏｄｅｓ链表中。 （４）根据该引用节点的ｉ节点号，在索引树中找具有相同 ｉ节点号的ｉｎｏｄｅ—ｃａｃｈｅ。如果没有找到这样的ｉｎｏｄｅ—ｃａｃｈｅ， 则立刻创建一个，并将其加入索引树。把该引用竹点按照其 记录的文件数据的逻辑偏移的大小链入该ｉｎｏｄｅ—ｃａｃｈｅ的 ｎｏｄｅｓ链表中。 执行上述算法叮以完成索引树的建立。 ３．３页状态的判断 在建立索引树的过程中，已对一些页的状态进行标记。 但有些页仍然处于未检查状态。如ｔｚ所述，这些页的状态可 以由页位图来判断，并作标记。但对于数据恢复挂载而言， 要将ＮＦＦＳ从当前状态恢复到以前的一个状态，因此，应进 行全芯片扫描来判断各个页的状态，而不能使用页位｝冬ｌ。 ３．４擦除块归类 当确定了每个块的每个贝的状态后，应该把擦除块归入 相应（前５条）链表。方法足扫描一个擦除块的页，得到这些 页的状态，根据各个链表对块的要求，选择一个链表。因为 前５条链表对块的要求是互斥且完备的，即每个块都能被归 入某条链表，且只能唯一地归入一条链表。进入保留块链表 中的页只能参与读操作，不能参与任何其他操作。进入保留 块链表后，到本次卸载前，不能被移出该链表。
NAND Flash的驱动程序设计方案
NAND Flash的驱动程序设计方案以三星公司K9F2808UOB为例，设计了NAND Flash与S3C2410的接口电路,介绍了NAND Flash在AR M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。
关键词ARM UBoot NAND Flash K9F2808UOB 驱动程序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。
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。
1.1 芯片内部存储布局及存储操作特点一片NAND Flash为一个设备, 其数据存储分层为：1设备=4 096块；1块=32页;1页=528字节=数据块大小(512字节)+OOB块大小(16字节)。
在每一页中，最后16字节（又称OOB，Out of Band）用于N AND Flash命令执行完后设置状态用，剩余512字节又分为前半部分和后半部分。
基于MTD的NANDFLASH设备驱动底层实现原理分析
基于MTD的NANDFLASH设备驱动底层实现原理分析经过UBOOT初步的移植,Linux内核初步的移植,Linux内核总线设备模型的分析,等一系列痛苦的折腾,目的就是想更好的来分析下NANDFLASH的驱动。
大概一共历经了半个月的时间,慢慢的对NANDFLASH驱动程序有感觉了。
一、MTD体系结构：Linux内核提供MTD子系统来建立FLASH针对Linux的统一、抽象接口。
MTD将文件系统与底层的FLASH存储器进行隔离。
引入MTD后Linux系统中对FLASH的设备驱动分为4层设备节点：用户在/dev目录下使用mknod命令建立MTD字符设备节点(主设备号为90)，或者MTD块设备节点(主设备号为31)，使用该设备节点即可访问MTD设备。
MTD设备层：基于MTD原始设备层，系统将MTD设备可以定义为MTD字符(在/mtd/mtdchar.c中实现,设备号90)和MTD块设备(在/mtd/mtdblock.c中实现,设备号31)。
MTD原始设备层：MTD原始设备层由两部分构成，一部分是MTD原始设备的通用代码，另一部分是各个特定Flash的数据，如分区。
主要构成的文件有：drivers/mtd/mtdcore.c支持mtd字符设备driver/mtd/mtdpart.c支持mtd块设备Flash硬件驱动层：Flash硬件驱动层负责对Flash硬件的读、写和擦除操作。
MTD设备的Nor Flash芯片驱动位于drivers/mtd/chips/子目录下，Nand Flash芯片的驱动则位于drivers/mtd/nand/子目录下。
二、Linux内核中基于MTD的NANDFLASH驱动代码布局：在Linux2.6.35内核中，MTD源代码放在driver/mtd目录中，该目录中包含chips、devices、maps、nand、onenand、lpdrr、tests和ubi八个子目录。
其中只有nand和onenand目录中的代码才与NAND驱动相关，不过nand目录中的代码比较通用，而onenand目录中的代码相对于nand中的代码而言则简化了很多，它是针对三星公司开发的另一类Flash芯片，即OneNAND Flash。
NANDFLASH驱动框架以及程序实现
NANDFLASH驱动框架以及程序实现1、NAND FLASH的硬件连接：实验⽤的NAND FLASH芯⽚为K9F2G08U0C，它是三星公司的存储芯⽚，它的⼤⼩为256M。
它的接线图如下所⽰：它的每个引脚的分别为LDATA0-LDATA7为数据引脚、CLE为发送命令使能引脚、ALE为发送地址使能引脚、CE为芯⽚使能引脚、WE为写使能引脚、WP为写保护引脚、R/B为芯⽚是否繁忙的状态指⽰引脚，如下图所⽰：2、NAND FLASH的操作：根据NAND FLASH的芯⽚⼿册可以知道需要操作NAND FLASH⼀般的流程是发出命令、发出地址、发出数据/读数据，下⾯依次分析。
a、发命令，对于NAND FLASH芯⽚来说需要1、选中芯⽚（CE为低电平）；2、CLE设为⾼电平、ALE设为低电平；3、在DATA0-DATA7上输出命令数据；4、在WE上发出⼀个上升沿的信号。
这样命令数据就会被写⼊命令的命令寄存器。
⽽对于S3C2440来说，只要简单的令NFCMD寄存器为命令值S3C2440的NAND控制器就可以完成1-4的操作。
b、发地址，对于NAND FLASH芯⽚来说需要1、选中芯⽚（CE为低电平）；2、ALE设为⾼电平、CLE设为低电平；3、在DATA0-DATA7上输出地址数据；4、在WE上发出⼀个上升沿的信号。
这样地址数据就会被写⼊地址寄存器。
分析图中可知需要5个字节的地址。
⽽对于S3C2440来说，只要简单的令NFADDR寄存器为地址值S3C2440的NAND控制器就可以完成1-4的操作。
c、发数据/读数据，对于NAND FLASH芯⽚来说需要1、选中芯⽚（CE为低电平）；2、ALE设为低电平、CLE设为低电平；3、在DATA0-DATA7上输出数据或读⼊数据；4、在WE上发出⼀个上升沿的信号，这样数据就会被写⼊、在RE上发出⼀个上升沿信号，这样数据就会被读出。
⽽对于S3C2440来说，只要简单的令NFDATA寄存器为数据值或读NFDATA寄存器，S3C2440的NAND控制器就可以完成1-4的操作。
安全移动存储设备控制芯片Nand闪存驱动固件程序设计与实现
Column Address：列地址 Page Address ：页地址 Block Address ：块地址
例如，对于x8 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9bits来表示，对于528byte系 列的Nand Flash，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它，因为 以块为单位擦除。32个page需要5bits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bits来表示。
3）物理地址格式转换子模块
该模块包含3函数（函数说明请详见论文P53~54），实现不同 级别物理地址结构体和UINT32类型地址之间的格式包含5个函数（函数说明请详见论文P54~59），完成 利用物理/逻辑地址映射关系的物理地址寻址操作。利用程序局部 性原理，以TLB作为BT表的cache，提高寻址效率，利用最近最久 未使用算法LRU(Least Recently Used)进行TLB满情况下局部映射 表替换操作。
2.2 功能接口模块
功能接口模块可划分为如下子模块：
1）Nand Flash操作接口子模块 该模块包含4个函数（函数说明请详见论文P46~51），主要
实现对Host端读写Nand Flash命令的执行及目标逻辑地址等参数的 接收，针对Host端需求统筹调用Nand Flash操作函数的功能。在空 闲时间内，上层模块通过坏块替换和块重写接口调用相应功能函 数，完成坏块替换和块重写操作。
基于MTD系统实现Nand Flash设备驱动的设计
基于MTD系统实现Nand Flash设备驱动的设计
孟桂芳
【期刊名称】《自动化应用》
【年(卷),期】2012(000)012
【摘要】介绍基于Linux MTD子系统,实现Nand Flash的基本操作。
【总页数】3页(P34-36)
【作者】孟桂芳
【作者单位】苏州工业职业技术学院,江苏苏州215004
【正文语种】中文
【中图分类】TP317.4
【相关文献】
1.基于MTD系统实现Nand Flash的设备驱动 [J], 吴振英;俞鑫东
2.基于ARM的NAND Flash数据存储系统的设计与实现 [J], 黄培花
3.基于NAND Flash的文件系统设计与实现 [J], 牛伟;张延园
4.基于FPGA的NAND Flash ECC校验系统设计与实现 [J], 王轩;常亮;李杰
5.新型自动气象站NAND Flash存储系统的设计与实现 [J], 黄宏智;周钦强;黄飞龙
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NAND_Flash结构与驱动分析
一、NANDflash的物理组成NANDFlash的数据是以bit的方式保存在memorycell，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bitline，形成所谓的byte(x8)/word(x16)，这就是NANDDevice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)，每页528Bytes(512byte(MainArea)+16byte(SpareArea))，每32个page形成一个Block(32*528B)。
具体一片flash上有多少个Block视需要所定。
我所使用的三星k9f1208U0M具有4096个block，故总容量为4096*(32*528B)=66MB，但是其中的2MB是用来保存ECC校验码等额外数据的，故实际中可使用的为64MB。
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：ColumnAddress：StartingAddressoftheRegister.翻成中文为列地址，地址的低8位PageAddress：页地址BlockAddress：块地址对于NANDFlash来讲，地址和命令只能在I/O[7:0]上传递，数据宽度是8位。
二、NANDFlash地址的表示512byte需要9bit来表示，对于528byte系列的NAND，这512byte被分成1sthalfPageRegister和2ndhalfPageRegister，各自的访问由地址指针命令来选择，A[7:0]就是所谓的columnaddress(列地址)，在进行擦除操作时不需要它，why?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1sthalfpage还是2ndhalfpage，0表示1st，1表示2nd。
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基于多功能单片学习机的NAND FLASH驱动的设计The design of NAND FLASH driver based on a Multifunction SCMlearning machine总计毕业设计（论文） 30 页表格 3 个插图 15 幅毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：基于多功能单片学习机的NAND FLASH驱动包括两部分：多功能单片学习机和NAND FLASH存储器。
本论文首先介绍了多功能单片学习机的软/硬件设计，该学习机利用自动程序切换电路，使得同一片单片机既可以运行系统程序，又可以运行用户程序，实现程序代码的在线下载。
学习机外部扩展了大量的硬件资源，丰富的系统硬件资源构成了各种实际应用电路，通过万能扩展接口可以很方便地仿真外部应用电路和扩展用户应用电路。
然后，着重介绍了NAND FLASH扩展板的软/硬件设计，通过多功能单片学习机实现对NAND FLASH 的读、写时序。
关键字：多功能单片学习机自动切换电路 NAND FLASHBased NAND FLASH multi-functional single-chip learning machine drive consists of two parts: a multi-functional single-chip learning machine and NAND Flash memory. This paper introduces the hardware / software design, multi-functional single-chip learning machine with automatic switch circuit, so with a microcontroller can either run the system program, you can run the user program, the online download of the program code. external learning machine expanse a lot of hardware resources, hardware system resources poses practical application circuit, through the universal expansion interface can easily simulate the external application circuit and extend the user application circuit. Then focuses on the the NAND FLASH expansion board hardware / software design, achieved through a multi-functional single-chip learning machine NAND FLASH read and write timing.Key word: Multifunction SCM learning machine；automatic switch circuit ；NAND FLASH；目录摘要................................................................................................................................................ I ABSTRACT ................................................................................................................................. I II 第一章绪论.. (1)1.1国内外研究概况 (1)1.2本课题的主要目标和工作 (1)1.3全文结构 (2)第二章多功能单片学习机 (7)2.1多功能单片学习机的硬件设计 (7)2.1.1 单片机AT89S52电路 (8)2.1.2 数码显示电路 (11)2.1.3 外部存储器电路 (14)2.1.4 外部存储器的保护电路 (17)2.1.5 键盘输入电路 (17)2.1.6自动程序切换电路 (18)2.1.7 RS232通信电路 (19)2.1.8 电源电路 (19)2.2 多功能单片学习机的软件设计 (20)2.3本章小结 (20)第三章NAND FLASH扩展板的设计 (22)3.1 NAND FLASH 扩展板硬件电路设计 (22)3.1.1 NAND FLASH接口电路 (22)3.1.2 控制器的工作原理 (24)3.2 NAND FLASH驱动 (25)3.2.1 NAND FLASH的工作原理 (26)3.2.2 NAND FLASH的读操作 (26)3.2.3 NAND FLASH的编程 (27)3.2.4 NAND FLASH的擦除 (29)3.3本章小结 (30)第四章NAND扩展板的调试 (31)4.1硬件仿真注意事项 (31)4.2编程中遇到的问题 (31)4.2本章小结 (32)第五章全文总结 (33)参考文献 (34)致谢 (35)南昌工程学院本科毕业（论文）设计第一章绪论1.1国内外研究概况新世纪嵌入式系统迅速，主要表现在市场发展、通信、消费电子产品和多媒体应用。
在这些嵌入式系统中，存储设备的性能是决定整体系统性能的核心环节之一。
相对于体积大、抗震性能差的硬盘等传统存储介质，Flash存储器具有容量大、速度快、成本低、性能佳等很多优点，适用于大量数据的存储，因此在嵌入式系统中的应用也越来越多，如在移动电话、PDA、数码相机、体积小巧的U盘、MP3播放器等多媒体消费类电子产品，正在迅速取代NOR FLASH。
NOR 和NAND 是现在市场上两种主要的非易失闪存技术。
Intel 于1988 年首先开发出NOR flash 技术，彻底改变了原先由EPROM 和EEPROM 一统天下的局面。
紧接着，1989 年，东芝公司发表了NAND flash 结构，强调降低每比特的成本，更高的性能，并且象磁盘一样可以通过接口轻松升级。
相“flash 存储器”经常可以与相“NOR 存储器”互换使用。
但是经过了十多年之后，仍然有相当多的硬件工程师也搞不清楚NAND 闪存技术相对于NOR 技术的优越之处，因为大多数情况下闪存只是用来存储少量的代码，这时NOR 闪存更适合一些。
而NAND 则是高数据存储密度的理想解决方案。
Nand-flash内存是flash内存的一种，其内部采用非线性宏单元模式，为固态大容量内存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，改写速度快等优点，适用于大量数据的存储，NAND闪存是一种比硬盘驱动器更好的存储方案，这在不超过4GB的低容量应用中表现得犹为明显。
随着人们持续追求功耗更低、重量更轻和性能更佳的产品，NAND正被证明极具吸引力。
1.2本课题的主要目标和工作本设计通过对“基于多功能单片学习机的NAND FLASH驱动“的设计，可熟悉多功能单片学习机的软/硬件设计，NAND FALSH的基本工作原理及编程，熟悉硬件开发的基本流程，熟悉常用元器件的使用，熟悉单片机的硬件开发，常见接口电路设计，如NAND FLASH 扩展电路、键盘输入电路，数码管显示电路，外部存储器电路、外部存储器的保护电路、第一章绪论自动切换程序电路、电源电路等。
完成的电路板可以实现对NAND FLASH正确读，写操作，测试写入数据不少于1KBYTE。
1.3全文结构第一章介绍课题背景，国内外研究概况及课题的主要目标与工作。
第二章着重介绍了多功能单片学习机的硬件设计和软件设计，其中硬件设计包括单片机AT89S52电路，数码显示电路，外部存储器电路，外部存储器的保护电路，键盘输入电路，程序自动切换电路和电源电路等；软件设计包括上位机PC 软件和下位机软件。
第三章是详细地分析了NAND扩展板的设计。
NAND扩展板的设计主要从NAND扩展板硬件电路设计和驱动两方面阐述。
第四章介绍了NAND扩展板的调试，对硬件设计和编程中遇到的问题进行了分析。
南昌工程学院本科毕业（论文）设计第二章多功能单片学习机多功能单片学习机利用自动程序切换电路，使得同一片单片机既可以运行系统程序，又可以运行用户程序，实现程序代码的在线下载。
系统提供三种编程接口:系统小键盘编程接口、红外遥控器编程接口和微机编程接口，旨在提高使用者编程学习的灵活性。
单片机外部扩展了大量的硬件资源：键盘、数码显示器、红外遥控接收器、蜂鸣器、RS232 通信接口、RS485 通信接口、电源中断接口以及一个万能扩展接口。
丰富的系统硬件资源构成了各种实际应用电路，通过万能扩展接口可以很方便地仿真外部应用电路和扩展用户应用电路。
图2-1为多功能单片学习机。
图2-1 多功能单片学习机2.1多功能单片学习机的硬件设计学习机系统结构框图如图2-2所示。
主要由供电电路、电源电压检测电路、电源中断电路、键盘电路、红外遥控电路、数码显示电路、扬声器电路、存储器电路、存储器写保护电路、程序自动切换电路、RS232 及RS485 通信接口电路、单片机电路等组成。
第二章多功能单片学习机图2-2 学习机系统结构框图2.1.1 单片机AT89S52电路AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。
使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。