用IO模拟方式读写三星系列的NAND FLASH

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三星系列的NAND FLASH芯片容量从8MB到256MB（最近听说有1G容量的了），对于需要大容量数据存储的嵌入式系统是一个很好的选择，尤其是其接近1MB/元的高性价比，更是普通nor flash无法比拟的。本文以K9F2808U0C为例，采用AVR芯片连接，进行了初步的读写试验，完成了芯片的ID读出功能。

电路连接如下图：


左边是所使用的AVR芯片ATmega16L的局部电路，右边是K9F2808芯片的连接图，数据/地址总线使用ATmega16的PORTB端口连接，其它全部所需信号线使用IO连接，组成了IO模拟方式。

K9F2808芯片的全部命令字如下：

其中，Read1读取的是普通数据存储区域的数据，Read2读取的是每页存储器附加的16Bytes区域的数据；Page Program可以编程一页最大528Bytes的数据，Block Erase擦除指定页面数据，Read Status可以读取芯片状态。

芯片的整个读写时序可以分解为4个基本步骤，即1、命令写入，2、数据写入，3、数据读出，4、地址写入。

1、命令写入时序如下：

对应函数为：
void WriteCmd(unsigned char cmd)
{
nandPortD = 0xFF;
ClsLine(nandSPortO,nandALE);
ClsLine(nandSPortO,nandnCE);
SetLine(nandSPortO,nandCLE);
ClsLine(nandSPortO,nandnWE);
nandPortO = cmd;
SetLine(nandSPortO,nandnWE);
ClsLine(nandSPortO,nandCLE);
SetLine(nandSPortO,nandALE);
}

2、数据写入时序如下：

对应函数为：
void WriteByte(unsigned char Wdata)
{
nandPortD = 0xFF;
SetLine(nandSPortO,nandnWE);
ClsLine(nandSPortO,nandCLE);
ClsLine(nandSPortO,nandnCE);
ClsLine(nandSPortO,nandALE);
ClsLine(nandSPortO,nandnWE);
while((nandSPortI & nandRnB) != nandRnB); // wait busy end
nandPortO = Wdata;
while((nandSPortI & nandRnB) != nandRnB); // wait busy end
SetLine(nandSPortO,nandnWE);
}

3、数据读出时序如下：

对应函数为：
unsigned char ReadByte(void)
{
unsigned char Rdata;
nandPortD = 0x00;
SetLine(nandSPortO,nandnWE);
ClsLine(nandSPortO,nandCLE);
ClsLine(nandSPortO,nandALE);
ClsLine(nandSPortO,nandnCE);
ClsLine(nandSPortO,nandnRE);
while((nandSPortI & nandRnB) != nandRnB); // wait busy end
Rdata = nandPortI;
while((nandSPortI & nandRnB) != nandRnB); // wait busy end
SetLine(nandSPortO,nandnRE);
return Rdata;
}

4、地址写入时序如下：

对应函数为：
void WriteByteAdd(unsigned char Add)
{
nandPortD = 0xFF;
SetLine(nandSPortO,nandnWE);
ClsLine(nandSPortO,nandnCE);
ClsLine(nandSPortO,nandCLE);
SetLine(nandSPortO,nandALE);
ClsLine(nandSPortO,nandnWE);
nandPortO = Add;
SetLine(nandSPortO,nandnWE);
while((nandSPortI & nandRnB) != nandRnB); // wait busy end
ClsLine(nandSPortO,nandALE);
}

其余操作方式均从这四种基本操作组合变化而来，适当调用或者重新编写其中的某些语句就能完成全部的K9F2808芯片读写操作。

下面以读K9F2808芯片ID为例调用以上函数完成。
读芯片ID的时序如下图：

实现函数编写为：
void ReadId(unsigned char *ptr)
{
WriteCmd(0x90);
WriteByteAdd(0x00);
*ptr++ = ReadByte();
*ptr = ReadByte();
SetLine(nandSPortO,nandnCE);
}
函数调用后，*ptr的值为0xEC，即厂家代码；*(ptr+1)的值为0x73，即设备代码。

实际在芯片的读写操作中，还要注意对坏扇区进行检错，并将检错结果存入芯片的第一个块中，以确保数据的读写地址均为有效地址。