硬件原理

1.1.NorFlash簡(jiǎn)介

NORFlash是Intel在1988年推出的一款商業(yè)性閃存芯片，它需要很長(zhǎng)的時(shí)間進(jìn)行抹寫，大半生它能夠提供完整的尋址與數(shù)據(jù)總線，并允許隨機(jī)存取存儲(chǔ)器上的任何區(qū)域，而且它可以忍受一萬次到一百萬次擦寫，是早期的閃存媒體的基礎(chǔ)。

1.2.處理器連接

從處理器的角度來看，每個(gè)地址對(duì)應(yīng)的是一個(gè)BYTE的數(shù)據(jù)單元。而NorFlash的每個(gè)地址有可能對(duì)應(yīng)的是一個(gè)BYTE的數(shù)據(jù)單元，也有可能對(duì)應(yīng)的是一個(gè)HALF-WORD的數(shù)據(jù)單元。所以在硬件設(shè)計(jì)中，連接ARM處理器和NorFlash時(shí)，必須根據(jù)實(shí)際情況對(duì)地址信號(hào)做特別的處理。如果ARM處理器外部擴(kuò)展的是8-BIT的NORFlash，數(shù)據(jù)線和地址線的連接應(yīng)該如圖1所示。從圖中我們可以看到，處理器的數(shù)據(jù)信號(hào)D0-D7和Flash的數(shù)據(jù)信號(hào)D0-D7是一一對(duì)應(yīng)連接的，處理器的地址信號(hào)A0-An和NORFlash的地址信號(hào)A0-An也是一一對(duì)應(yīng)連接的。

如果ARM處理器外部擴(kuò)展的是16-BIT的NorFlash，數(shù)據(jù)線必須要錯(cuò)位連接。圖2給了一個(gè)ARM處理器和16-BITNORFlash的連接示意圖。如圖2所示，ARM處理器的數(shù)據(jù)信號(hào)D0-D15和Flash的數(shù)據(jù)信號(hào)D0-D15是一一對(duì)應(yīng)的。而ARM處理器的地址信號(hào)和NorFlash的地址信號(hào)是錯(cuò)位連接的，ARM的A0懸空，ARM的A1連接Flash的A0，ARM的A2連接Flash的A1，依次類推。需要錯(cuò)位連接的原因是：ARM處理器的每個(gè)地址對(duì)應(yīng)的是一個(gè)BYTE的數(shù)據(jù)單元，而16-BIT的Flash的每個(gè)地址對(duì)應(yīng)的是一個(gè)HALF-WORD(16-BIT)的數(shù)據(jù)單元。為了保持匹配，所以必須錯(cuò)位連接。這樣，從ARM處理器發(fā)送出來的地址信號(hào)的最低位A0對(duì)16-BITFlash來說就被屏蔽掉了。

補(bǔ)充說明:

1、一般來說，ARM處理器內(nèi)部要設(shè)置相應(yīng)的寄存器，告訴處理器外部擴(kuò)展的Flash的位寬(8-BIT/16-BIT/32-BIT)。這樣，處理器才知道在訪問的時(shí)候如何從Flash正確的讀取數(shù)據(jù)。

2、有些ARM處理器內(nèi)部可以設(shè)置地址的錯(cuò)位。對(duì)于支持軟件選擇地址錯(cuò)位的處理器，在連接16-BITFlash的時(shí)候，硬件上可以不需要把地址線錯(cuò)位。

3、如果處理器支持內(nèi)部設(shè)置地址錯(cuò)位，在實(shí)際訪問的時(shí)候，送出的地址實(shí)際上是在MCU內(nèi)部做了錯(cuò)位處理，其作用是等效于硬件連接上的錯(cuò)位的。

2.芯片手冊(cè)

2.1.特性

容量2MB

扇區(qū)分布

一個(gè)16K，兩個(gè)8K，一個(gè)32K，31個(gè)64K(BoottomBootDevice

2.2.引腳描述

2.3.邏輯圖

2.4.設(shè)備總線操作

字節(jié)還是半字選擇，BYET#引腳高，半字；低，字節(jié)。

開機(jī)或復(fù)位自動(dòng)進(jìn)入讀狀態(tài)。

寫命令序列，繞過解鎖模式UnlockBypass只需要2個(gè)周期，而不是4個(gè)周期

編程和擦除需要輪詢狀態(tài)位。

自動(dòng)選擇模式：讀ID，扇區(qū)組保護(hù)，硅扇區(qū)。兩種方法進(jìn)入自動(dòng)選擇模式，編程器電壓方式，寫命令方式。

2.5.CFI

2.6.指令集

見數(shù)據(jù)手冊(cè)

2.7.讀

NorFlash上電后處于數(shù)據(jù)讀取狀態(tài)(ReadingArrayData)。此狀態(tài)可以進(jìn)行正常的讀，這和讀取SDRAM/SRAM/ROM一樣。(要是不一樣的話，芯片上電后如何從NorFlash中讀取啟動(dòng)代碼)。

2.8.讀ID

一般再對(duì)Flash進(jìn)行操作前都要讀取芯片信息比如設(shè)備ID號(hào)。這樣做的主要目的是為了判斷自己寫的程序是否支持該設(shè)備。NorFlash支持2種方式獲取ID號(hào)：一種是編程器所用的方法需要高電壓(8.5V-12.5V)；另一種方法就是所謂的in-system方法，就是在系統(tǒng)中通過NorFlash的命令寄存器來完成。本文中只對(duì)in-system方法進(jìn)行說明，此時(shí)需要切換到自動(dòng)選擇(AutoselectCommand)，這要通過發(fā)送命令來完成。注意：進(jìn)入自動(dòng)選擇(AutoselectCommand)模式后需要發(fā)送復(fù)位命令才能回到數(shù)據(jù)讀取狀態(tài)(ReadingArrayData)。

2.9.擦除

在完成信息獲取后一般就要擦除數(shù)據(jù)。NorFlash支持扇區(qū)擦除(SectorErase)和整片擦除(ChipErase)，這2種模式都有對(duì)應(yīng)的命令序列，在完成擦除命令后會(huì)自動(dòng)返回到數(shù)據(jù)讀取(ReadingArrayData)狀態(tài)，在返回前可查詢編程的狀態(tài)。

2.10.編程

完成擦除后就需要對(duì)芯片進(jìn)行寫入操作也就是編程，這就需要進(jìn)入編程(Program)狀態(tài)。在完成編程命令后會(huì)自動(dòng)返回到數(shù)據(jù)讀取(ReadingArrayData)狀態(tài)，在返回前可查詢編程的狀態(tài)，注意：編程前一定要先擦除.因?yàn)榫幊讨荒軐?#39;1'改寫為'0'，通過擦寫可以將數(shù)據(jù)全部擦寫為'1'。

2.11.等待操作

NorFlash提供幾個(gè)數(shù)據(jù)位來確定一個(gè)寫操作的狀態(tài)，它們分別是：DQ2、DQ3、DQ5、DQ6、DQ7、andRY/BY#。如上圖所示。其中DQ7，RY/BY#引腳，和DQ6中的每一個(gè)都提供了一種方法來判斷一個(gè)編程或者擦除操作是否已經(jīng)完成或正在進(jìn)行中。實(shí)際編程中只需要使用其中的一種。
DQ7：Data#Pollingbit，DQ7在編程時(shí)的狀態(tài)變化。在編程過程中從正在編程的地址中讀出的數(shù)據(jù)的DQ7為要寫入數(shù)據(jù)的補(bǔ)碼。比如寫入的數(shù)據(jù)為0x0000，及輸入的DQ7為'0'，則在編程中讀出的數(shù)據(jù)為'1'；當(dāng)編程完成時(shí)讀出的數(shù)據(jù)又變回輸入的數(shù)據(jù)即'0'。在擦除過程中DQ7輸出為'0'；擦除完成后輸出為'1'；注意讀取的地址必須是擦除范圍內(nèi)的地址。
RY/BY#：高電平表示'就緒'，低電平表示'忙'。
DQ6:輪轉(zhuǎn)位1(ToggleBit1)。
在編程和擦除期間，讀任意地址都會(huì)導(dǎo)致DQ6的輪轉(zhuǎn)(0，1間相互變換)當(dāng)操作完成后，DQ6停止轉(zhuǎn)換。
DQ2:輪轉(zhuǎn)位2(ToggleBit2)。當(dāng)某個(gè)扇區(qū)被選中擦除時(shí)，讀有效地址(地址都在擦除的扇區(qū)范圍內(nèi))會(huì)導(dǎo)致DQ2的輪轉(zhuǎn)。
注意：DQ2只能判斷一個(gè)特定的扇區(qū)是否被選中擦除。但不能區(qū)分這個(gè)快是否正在擦除中或者正處于擦除暫停狀態(tài)。相比之下，DQ6可以區(qū)分NorFlash是否處于擦除中或者擦除狀態(tài)，但不能區(qū)分哪個(gè)快被選中擦除。因此需要這2個(gè)位來確定扇區(qū)和模式狀態(tài)信息。
DQ5：超時(shí)位(ExceededTimingLimits)，當(dāng)編程或擦除操作超過了一個(gè)特定內(nèi)部脈沖計(jì)數(shù)是DQ5=1，這表明操作失敗。當(dāng)編程時(shí)把'0'改為'1'就會(huì)導(dǎo)致DQ5=1，因?yàn)橹挥胁脸磷霾拍馨?#39;0'改為'1'。當(dāng)錯(cuò)誤發(fā)生后需要執(zhí)行復(fù)位命令(見圖1-1)才能返回到讀數(shù)據(jù)狀態(tài)。
DQ3:(扇區(qū)擦除計(jì)時(shí)位)SectorEraseTimer，只在扇區(qū)擦除指令時(shí)起作用。當(dāng)擦除指令真正開始工作是DQ3=1，此時(shí)輸入的命令(除擦除暫停命令外)都被忽略。DQ3=0，是可以添加附加的扇區(qū)用于多扇區(qū)擦除。
以上講了這些狀態(tài)為,實(shí)際只需要使用幾個(gè)就行，比較簡(jiǎn)單的就是選擇DQ5，DQ6/DQ2。

3.mini2440電路圖

4.S3C2440寄存器

/*******************************************************************

*Copyright(C)，2011-2012，XXX.

*FileName：nand.h

*Author：HuangYinqing

*Version：1.0

*Date:：2012-04-22

*Description：norflash驅(qū)動(dòng).

*FunctionList：

*History：

******************************************************************/

#ifndef__NOR_H__

#define__NOR_H__

/*norflash調(diào)試等級(jí)*/

#defineDBG_NOR_LEVEL1

#defineNOR_TYPE_S29AL016J0x00012249

/*norflash信息*/

#defineNOR_MAIN_SECT_SIZE(64*1024)//==1頁2k

#defineNOR_SIZE(2*1024*1024)//==容量256M

#defineNOR_FLASH_BASE0x00000000//==nor基地址0

/*命令地址*/

#defineNOR_CMD_ADDR1(*(volatileunsignedshort*)(NOR_FLASH_BASE+(0x00000555<<1)))

#defineNOR_CMD_ADDR2(*(volatileunsignedshort*)(NOR_FLASH_BASE+(0x000002AA<<1)))

/*操作命令*/

#defineNOR_CMD_UNLOCK10x000000AA

#defineNOR_CMD_UNLOCK20x00000055

#defineNOR_CMD_RESET0xF0

#defineNOR_CMD_AUTOSELECT0x90

#defineNOR_CMD_PROGRAM0xA0

#defineNOR_CMD_ERASE_SETUP0x80

#defineNOR_CMD_CHIP_ERASE0x30

#defineNOR_CMD_SECTOR_ERASE0x10

/*函數(shù)*/

void NorTe