*NAND的写入速度比NOR快很多。
*NAND的擦除速度远比NOR快。
*NAND的擦除单元更小,相应的擦除电路也更加简单。
*NAND闪存中每个块的最大擦写次数量否万次,而NOR的擦写次数是十万次。
此外,NAND的实际应用方式要比NOR复杂得多。NOR可以直接使用,并在上面直接运行代码。而NAND需要I/O接口,因此使用时需要驱动程序。不过当今流行的操作系统对NAND Flash都有支持,如风河(拥有VxWorks系统)、微软(拥有WinCE系统)等公司都采用了TrueFFS驱动,此外,Linux内核也提供了对NAND Flash的支持。
2 大容量存储器TC58DCG02A1FT00
2.1 引脚排列和功能
TC58DVG02A 1FT00是Toshiba公司生产的1Gbit(128M×8Bit)CMOS NAND E2PROM,它的工作电压为3.3V,内部存储结构为528 bytes×32pages×8192blocks。而大小为528字节,块大小为(16k+512)字节。其管脚排列如图1所示。各主要引脚如下:
I/O1~I/O8:8个I/O口;
CE:片选信号,低电平有效;
WE:写使能信号,低电平有效;
RE:读使能信号,低电平有效;
CLE:命令使能信号;
ALE:地址使能信号;
WP:写保护信号,低电平有效;
RY/BY:高电平时为READY信号,低电平时为BUSY信号。
2.2 与ARM处理器的连接
当前嵌入式领域的主流处理器当属ARM。图2是以ARM7处理器为例给出的NAND Flash与ARM处理器的一般连接方法。如前所述,与NOR Flash不同,NAND Flash需要驱动程序才能正常工作。
图中PB4,PB5,PB6是ARM处理器的GPIO口,可用来控制NAND Flash的片选信号。CS1是处理器的片选信号,低电平有效。IORD、IOWR分别是处理器的读、写信号,低电平有效。写保护信号在本电路中没有连接。
2.3 具体操作
地址输入,命令输入以及数据的输入输出,都是通过NAND Flash的CLE、ALE、CE、WE、RE引脚控制的。具体方式如表1所列。
表1 逻辑表
|
CLE |
ALE |
CE |
WE |
RE |
命令输入 |
1 |
0 |
0 |
时钟上升沿 |
1 |
数据输入 |
0 |
0 |
0 |
时钟上升沿 |
1 |
地址输入 |
0 |
1 |
0 |
时钟上升沿 |
1 |
串行数据输出 |
0 |
0 |
0 |
1 |
时钟下降沿 |
待机状态 |
X |
X |
1 |
X |
X |
NAND Flash芯片的各种工作模式,如读、复位、编程等,都是通过命令字来进行 控制的。部分命令如表2所列。
表2 命令表
|
第一周期(Hex) |
第二周期(Hex) |
串行数据输入 |
80 |
无 |
读模式1 |
00 |
无 |
读模式2 |
01 |
无 |
读模式3 |
50 |
无 |
复位 |
FF |
无 |
自动编程(真) |
10 |
无 |
自动编程(假) |
11 |
无 |
自动块删除 |
60 |
D0 |
状态读取1 |
70 |
无 |
状态读取2 |
71 |
无 |
ID读取1 |
90 |
无 |
ID读取2 |
91 |
无 |
串行数据输入的命令80表示向芯片的IO8、IO7、IO6、IO5、IO4、IO3、IO2、IO1口发送0x80,此时除IO8为1外,其余IO口均为低电平。
2.4 时序分析及驱动程序
下面以表2中的读模式1为例分析该芯片的工作时序。由图3可知,CLE信号有效时通过IO口向命令寄存器发送命令00H。此时NAND Flash处于写状态,因此WE有铲,RE无效。发送命令后,接着发送要读的地址,该操作将占用WE的1、2、3、4个周期。注意,此时发送的是地址信息,因此CLE为低,而ALE为高电平。当信息发送完毕后,不能立刻读取数据,因为芯片此时处于BUSY(忙)状态,需要等待2~20ms。之后,才能开始真正的数据读取。此时WE为高电平而处于无效状态,同时CE片选信号也始终为低以表明选中该芯片。
这段时序的伪代码如下:
Read_func(cmd,addr)
{
RE=1;
ALE=0;
CLE=1;
WE=0;
CE=0;
Send_cmd(cmd);//发送命令,由参数决定,这里为00
WE=1; //上升沿取走命令
2.Linux系统对NAND Flash的支持
Linux操作系统虽然已经支持NAND Flash,但要使用NAND Flash设备,还必须先对内核进行设置方法如下:
(1)在/usr/src/(内核路径名)目录中输入make menuconfig命令,再打开主菜单,进入Memory Technology Devices(MTD)选项,选中MTD支持。
(2)进入NAND Flash Device Drivers选项,NAND设备进行配置。不过此时对NAND的支持仅限于Linux内核自带的驱劝程序,没有包含本文介绍的Toshiba芯片,为此需要对Linux内核进行修改,方法如下:
(1)修改内核代码的drivers.in文件,添加下面一行:
dep-tristate 'Toshiba NAND Device Support'CONFIG-MTD-TOSHIBA $CONFIG-MTD
其中CONFIG-MTD-TOSHIBA是该设备的名称,将在Makefile文件中用到。
$CONFIG-MTD的意思是只有选有$CONFIG-MTD时,该菜单才会出现,即依赖于$CONFIG-MTD选项。宋,Toshiba的NAND设备将被加入Linux系统内核菜单中。
(2)修改相应的Makefile文件,以便编译内核时能加入该设备的驱动程序。
obj-$(CONFIG-MTD-TOSHIBA)+=toshiba.o
此行语句的意思是如果选择了该设备,编译内核时加入toshiba.o(假设驱动程序是toshiba.o),反之不编译进内核。