嵌入式linux之Nor/Nand FLASH的读写

2019-07-12 16:51发布

http://www.cnblogs.com/tureno/articles/2708461.html 所谓Flash,是内存(Memory)的一种,但兼有RAM和ROM 的优点,是一种可在系统(In-System)进行电擦写,掉电后信息不丢失的存储器,同时它的高集成度和低成本使它成为市场主流。     Flash 芯片是由内部成千上万个存储单元组成的,每个单元存储一个bit。具有低功耗、大容量、擦写速度快、可整片或分扇区在系统编程(烧写)、擦除等特点,并且可由内部嵌入的算法完成对芯片的操作,因而在各种嵌入式系统中得到了广泛的应用。 作为一种非易失性存储器,Flash在系统中通常用于存放程序代码、常量表以及一些在系统掉电后需要保存的用户数据等。 常用的Flash为8位或16位的数据宽度,编程电压为单3.3V。主要的生产厂商为INTEL、ATMEL、AMD、HYUNDAI等。Flash 技术根据不同的应用场合也分为不同的发展方向,有擅长存储代码的NOR Flash和擅长存储数据的NAND Flash。一下对NOR Flash和NAND Flash的技术分别作了相应的介绍。   一.NOR Flash 1.      市场介绍 随着技术的发展,愈来愈多的电子产品需要更多的智能化,这也对这些产品的程序存储提出了更高的要求。Flash 作为一种低成本、高集成度的存储技术在电子产品领域的应用非常广泛。今天90%的PC、超过90%的手机、超过50%的Modem,都是用了Flash,如今Flash市场规模已经超过了100亿美元。 如此巨大的市场规模,也导致市场上的Flash 品牌层出不穷。在NOR Flash市场中,Intel公司是非常重要的一家生产厂商。Intel公司生产的Flash芯片多年来占据着市场的很大份额,而它的芯片封装形式和接口也成为业界标准,从而为不同品牌的Flash带来了兼容的方便。 2.      NOR Flash 的硬件设计和调试 首先,Flash 要通过系统总线接在处理器上,即保持一个高速的数据交换的通道。那么就必须了解一下Flash在系统总线上的基本操作。 1) 先了解一下处理器存储空间BANK的概念。以32位处理器S3C2410为例,理论上可以寻址的空间为4GB,但其中有3GB的空间都预留给处理器内部的寄存器和其他设备了,留给外部可寻址的空间只有1GB,也就是0X00000000~0X3fffffff,总共应该有30根地址线。这1GB的空间,2410处理器又根据所支持的设备的特点将它分为了8份,每份空间有128MB,这每一份的空间又称为一个BANK。为方便操作,2410独立地给了每个BANK一个片选信号(nGCS7~nGCS0)。其实这8个片选信号可以看作是2410处理器内部30根地址线的最高三位所做的地址译码的结果。正因为这3根地址线所代表的地址信息已经由8个片选信号来传递了,因此2410处理器最后输出的实际地址线就只有A26~A0(如下图1) Nor/Nand FLASH的读写 - letlet - letlet的学习园地 图1  2410内存BANK示意图       2)以图2(带nWAIT信号)为例,描述一下处理器的总线的读操作过程,来说明Flash整体读、写的流程。第一个时钟周期开始,系统地址总线给出需要访问的存储空间地址,经过Tacs时间后,片选信号也相应给出(锁存当前地址线上地址信息),再经过Tcso时间后,处理器给出当前操作是读(nOE为低)还是写(new为低),并在Tacc时间内将数据数据准备好放之总线上,Tacc时间后(并查看nWAIT信号,为低则延长本次总线操作),nOE 拉高,锁存数据线数据。这样一个总线操作就基本完成   Nor/Nand FLASH的读写 - letlet - letlet的学习园地 图2  带nWAIT 信号的总线读操作   3)NOR Flash的接口设计(现代的29LV160芯片) 29LV160存储容量为8M字节,工作电压为3.3V,采用56脚TSOP封装或48脚FBGA封装,16位数据宽度。29LV160仅需单3.3V电压即可完成在系统的编程与擦除操作,通过对其内部的命令寄存器写入标准的命令序列,可对Flash进行编程(烧写)、整片擦除、按扇区擦除以及其他操作。引脚信号描述和接口电路分别如图3和图4所示。 Nor/Nand FLASH的读写 - letlet - letlet的学习园地 图3 29LV160引脚信号描述     Nor/Nand FLASH的读写 - letlet - letlet的学习园地 图4  FLASH(29LV160)接口电路   可以从信号引脚图3和总线操作图2看出,NOR Flash的接口和系统总线接口完全匹配,可以很容易地接到系统总线上。   3.      NOR Flash的软件设计 Flash 的命令很多,但常用到的命令就3种:识别、擦除、编程命令。以下就对3种命令作分别的简要介绍: 1)  NOR Flash的识别 29lv160_CheckId() {     U8 tmp;     U16 manId,devId;     int i;     _RESET();         _WR(0x555,0xaa);     _WR(0x2aa,0x55);     _WR(0x555,0x90);     manId=_RD(0x0);     devId=_RD(0x1);       _RESET();       printf("Manufacture ID(0x22C4)=%4x, Device ID(0x2249)=%4x ",manId,devId);       if(manId == 0x22C4 && devId == 0x2249)         return 1;     else         return 0; } NOR Flash 的识别程序由四个读写周期就可以完成,在Flash的相关命令表中可以查到相应ID识别的命令。   2)  NOR Flash的擦除 要对NOR Flash进行写操作,就一定要先进性擦除操作。NOR Flash 的擦除都是以块(sector)为单位进行的,但是每一种型号的Flash的sector的大小不同,即使在同一片的Flash内,,不同sector的大小也是不完全一样的。 void 29lv160db_EraseSector(int targetAddr) {         printf("Sector Erase is started! ");       _RESET();     _WR(0x555,0xaa);     _WR(0x2aa,0x55);     _WR(0x555,0x80);     _WR(0x555,0xaa); _WR(0x2aa,0x55); _WR(BADDR2WADDR(targetAddr),0x30);  return  _WAIT(BADDR2WADDR(targetAddr);    }                       Nor/Nand FLASH的读写 - letlet - letlet的学习园地                                                图5  Erase Operation      /************** 如上图5所示,擦除操作时还要有一个关键的操作擦除查询算法,即等待Flash擦除的过程,并返回擦除是否成功的结果。算法如右图6所示 ****************/ Int  _WAIT(void) { unsigned int state,flashStatus,old; old=_RD(BADDR2WADDR(0x0)); while(1)     {         flashStatus=_RD(BADDR2WADDR(0x0));         if( (old&0x40) == (flashStatus&0x40) )             break;         if( flashStatus&0x20 )         {         //printf("[DQ5=1:%x] ",flashStatus);         old=_RD(BADDR2WADDR(0x0));         flashStatus=_RD(BADDR2WADDR(0x0));         if( (old&0x40) == (flashStatus&0x40) )             return 0;         else return 1;         }         //printf(".");         old=flashStatus;     }                                            //printf("! ");     return 1; } Nor/Nand FLASH的读写 - letlet - letlet的学习园地 图6  Toggle Bit Algorithm         以上的方法为查询数据线上的一个特定位Toggle位。此外还有2种检测方法,一种为提供额外的Busy信号,处理器通过不断查询Busy信号来得知Flash的擦除操作是否完成,一般较少应用;一种为查询Polling位。   3)  NOR Flash 的编程操作 int 29lv160db_ProgFlash(U32 realAddr,U16 data) {         _WR(0x555,0xaa);         _WR(0x2aa,0x55);         _WR(0x555,0xa0);           _WR(BADDR2WADDR(realAddr),data);            return  _WAIT(BADDR2WADDR(realAddr);           } 对擦除过的Flash进行编程比较简单,但仍然用到以上提到的查询算法,速度比较慢,一般为20uS,最长的达到500uS 。   二.NAND FLASH NAND FLASH 在对大容量的数据存储需要中日益发展,到现今,所有的数码相机、多数MP3播放器、各种类型的U盘、很多PDA里面都有NAND FLASH的身影。 1.      Flash的简介 NOR Flash: u       程序和数据可存放在同一片芯片上,拥有独立的数据总线和地址总线,能快速随机地读取,允许系统直接从Flash中读取代码执行,而无需先将代码下载至RAM中再执行 u       可以单字节或单字编程,但不能单字节擦除,必须以块为单位或对整片执行擦除操作,在对存储器进行编程之前需要对块或整片进行预编程和擦除操作。   NAND FLASH u       以页为单位进行读写操作,1页为256B或512B;以块为单位进行擦除操作,1块为4KB、8KB或16KB。具有快编程和快擦除的功能 u       数据、地址采用同一总线,实现串行读取。随机读取速度慢且不能按字节随机编程 u       芯片尺寸小,引脚少,是位成本(bit cost)最低的固态存储器 u       芯片存储位错误率较高,推荐使用 ECC校验,并包含有冗余块,其数目大概占1%,当某个存储块发生错误后可以进行标注,并以冗余块代替 u       Samsung、TOSHIBA和Fujistu三家公司支持采用NAND技术NAND Flash。目前,Samsung公司推出的最大存储容量可达8Gbit。NAND 主要作为SmartMedia卡、Compact Flash卡、PCMCIA ATA卡、固态盘的存储介质,并正成为Flash磁盘技术的核心。 2.      NAND FLASH 和NOR FLASH 的比较 1)       性能比较     flash闪存是非易失存储器,可以对称为块的存储器单元块进行擦写和再编程。任何flash器件的写入操作只能在空或已擦除的单元内进行,所以大多数情况下,在进行写入操作之前必须先执行擦除。NAND器件执行擦除操作是十分简单的,而NOR则要求在进行擦除前先要将目标块内所有的位都写为0。     由于擦除NOR器件时是以64~128KB的块进行的,执行一个写入/擦除操作的时间为5s,与此相反,擦除NAND器件是以8~32KB的块进行的,执行相同的操作最多只需要4ms。     执行擦除时块尺寸的不同进一步拉大了NOR和NADN之间的性能差距,统计表明,对于给定的一套写入操作(尤其是更新小文件时),更多的擦除操作必须在基于NOR的单元中进行。这样,当选择存储解决方案时,设计师必须权衡以下的各项因素。         ● NOR的读速度比NAND稍快一些。         ● NAND的写入速度比NOR快很多。         ● NAND的4ms擦除速度远比NOR的5s快。         ● 大多数写入操作需要先进行擦除操作。         ● NAND的擦除单元更小,相应的擦除电路更少。 2)       接口差别     NOR flash带有SRAM接口,有足够的地址引脚来寻址,可以很容易地存取其内部的每一个字节。 NAND器件使用复杂的I/O口来串行地存取数据,共用8位总线(各个产品或厂商的方法可能各不相同)。8个引脚用来传送控制、地址和数据信息。NAND读和写操作采用512字节的页和32KB的块为单位,这一点有点像硬盘管理此类操作,很自然地,基于NAND的存储器就可以取代硬盘或其他块设备。 3)       容量和成本 NAND flash的单元尺寸几乎是NOR器件的一半,由于生产过程更为简单,NAND结构可以在给定的模具尺寸内提供更高的容量,也就相应地降低了价格,大概只有NOR的十分之一。 NOR flash占据了容量为1~16MB闪存市场的大部分,而NAND flash只是用在8~128MB的产品当中,这也说明NOR主要应用在代码存储介质中,NAND适合于数据存储,NAND在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards和MMC存储卡市场上所占份额最大。 4)       可靠性和耐用性 采用flahs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和NAND的可靠性。 在NAND闪存中每个块的最大擦写次数是一百万次,而NOR的擦写次数是十万次。NAND存储器除了具有10比1的块擦除周期优势,典型的NAND块尺寸要比NOR器件小8倍,每个NAND存储器块在给定的时间内的删除次数要少一些。 5)       位交换(错误率) 所有flash器件都受位交换现象的困扰。在某些情况下(很少见,NAND发生的次数要比NOR多),一个比特位会发生反转或被报告反转了。一位的变化可能不很明显,但是如果发生在一个关键文件上,这个小小的故障可能导致系统停机。如果只是报告有问题,多读几次就可能解决了。当然,如果这个位真的改变了,就必须采用错误探测/错误更正(EDC/ECC)算法。位反转的问题更多见于NAND闪存,NAND的供应商建议使用NAND闪存的时候,同时使用EDC/ECC算法。 这个问题对于用NAND存储多媒体信息时倒不是致命的。当然,如果用本地存储设备来存储操作系统、配置文件或其他敏感信息时,必须使用EDC/ECC系统以确保可靠性。 6)       坏块处理 NAND器件中的坏块是随机分布的。以前也曾有过消除坏块的努力,但发现成品率太低,代价太高,根本不划算。NAND器件需要对介质进行初始化扫描以发现坏块,并将坏块标记为不可用。现在的FLSAH一般都提供冗余块来代替坏块如发现某个块的数据发生错误(ECC校验),则将该块标注成坏块,并以冗余块代替。这导致了在NAND Flash 中,一般都需要对坏块进行编号管理,让每一个块都有自己的逻辑地址。 7)       易于使用 可以非常直接地使用基于NOR的闪存,可以像其他存储器那样连接,并可以在上面直接运行代码。由于需要I/O接口,NAND要复杂得多。各种NAND器件的存取方法因厂家而异。在使用NAND器件时,必须先写入驱动程序,才能继续执行其他操作。向NAND器件写入信息需要相当的技巧,因为设计师绝不能向坏块写入,这就意味着在NAND器件上自始至终都必须进行虚拟映射。 8)       软件支持 当讨论软件支持的时候,应该区别基本的读/写/擦操作和高一级的用于磁盘仿真和闪存管理算法的软件,包括性能优化。在NOR器件上运行代码不需要任何的软件支持,在NAND器件上进行同样操作时,通常需要驱动程序,也就是内存技术驱动程序(MTD),NAND和NOR器件在进行写入和擦除操作时都需要MTD。使用NOR器件时所需要的MTD要相对少一些,许多厂商都提供用于NOR器件的更高级软件,这其中包括M-System的TrueFFS驱动,该驱动被Wind River System、Microsoft、QNX Software System、Symbian和Intel等厂商所采用。驱动还用于对DiskOnChip产品进行仿真和NAND闪存的管理,包括纠错、坏块处理和损耗平衡。 在掌上电脑里要使用NAND FLASH 存储数据和程序,但是必须有NOR FLASH来启动。除了SAMSUNG处理器,其他用在掌上电脑的主流处理器还不支持直接由NAND FLASH 启动程序。因此,必须先用一片小的NOR FLASH 启动机器,在把OS等软件从NAND FLASH 载入SDRAM中运行才行。 9)       主要供应商 NOR FLASH的主要供应商是INTEL ,MICRO等厂商,曾经是FLASH的主流产品,但现在被NANDFLASH挤的比较难受。它的优点是可以直接从FLASH中运行程序,但是工艺复杂,价格比较贵。 NAND FLASH的主要供应商是SAMSUNG和东芝,在U盘、各种存储卡、MP3播放器里面的都是这种FLASH,由于工艺上的不同,它比NORFLASH拥有更大存储容量,而且便宜。但也有缺点,就是无法寻址直接运行程序,只能存储数据。另外NAND FLASH非常容易出现坏区,所以需要有校验的算法。   3.NAND Flash的硬件设计 NAND FLASH是采用与非门结构技术的非易失存储器,有8位和16位两种组织形式,下面以8位的NAND FLASH进行讨论。 1)      接口信号 与NOR Flash相比较,其数据线宽度只有8bit,没有地址总线,I/O接口可用于控制命令和地址的输入,也可用于数据的输入和输出,多了CLE和ALE来区分总线上的数据类别。   信号   类型   描述   CLE   O   命令锁存使能   ALE   O   地址锁存使能   nFCE   O   NAND Flash片选   NFRE   O   NAND Flash读使能   nFWE   O   NAND Flash写使能   NCON   I   NAND Flash配置   R/nB   I   NAND Flash Ready/Busy     2)      地址结构 NAND FLASH主要以页(page)为单位进行读写,以块(block)为单位进行擦除。FLASH页的大小和块的大小因不同类型块结构而不同,块结构有两种:小块(图7)和大块(图8),小块NAND FLASH包含32个页,每页512+16字节;大块NAND FLASH包含64页,每页2048+64字节。 Nor/Nand FLASH的读写 - letlet - letlet的学习园地 图7  小块类型NAND FLASH     Nor/Nand FLASH的读写 - letlet - letlet的学习园地 图8  大块类型NAND FLASH 其中,512B(或1024B)用于存放数据,16B(64B)用于存放其他信息(包括:块好坏的标记、块的逻辑地址、页内数据的ECC校验和等)。NAND设备的随机读取得效率很低,一般以页为单位进行读操作。系统在每次读一页后会计算其校验和,并和存储在页内的冗余的16B内的校验和做比较,以此来判断读出的数据是否正确。 大块和小块NAND FLASH都有与页大小相同的页寄存器,用于数据缓存。当读数据时,先从NAND FLASH内存单元把数据读到页寄存器,外部通过访问NAND FLASH I/O端口获得页寄存器中数据(地址自动累加);当写数据时,外部通过NAND FLASH I/O端口输入的数据首先缓存在页寄存器,写命令发出后才写入到内存单元中。   3)      接口电路设计(以下以2410和K9F1208U为例) 2410处理器拥有专门针对 NAND设备的接口,可以很方便地和NAND设备对接,如图9所示。虽然NAND设备的接口比较简单,容易接到系统总线上,但2410处理器针对NAND设备还集成了硬件ECC校验,这将大大提高NAND设备的读写效率。当没有处理器的ECC支持时,就需要由软件来完成ECC校验,这将消耗大量的CPU资源,使读写速度下降。 Nor/Nand FLASH的读写 - letlet - letlet的学习园地 图9 S3C2410与NAND FLASH接口电路示意图   3.NAND FLASH 的软件编写和调试     NAND设备的软件调试一般分为以下几个步骤:设置相关寄存器、NAND 设备的初始化、NAND设备的识别、NAND设备的读擦写(带ECC校验 )     NAND设备的操作都是需要通过命令来完成,不同厂家的命令稍有不同,以下一Samsung公司的K9F1208U0M命令表为例介绍NAND设备的软件编写。 Nor/Nand FLASH的读写 - letlet - letlet的学习园地 表2  K9F1208U0M  Command Sets   1)      根据2410寄存器定义如下的命令宏 #define NF_CMD(cmd) {rNFCMD=cmd;} #define NF_ADDR(addr)   {rNFADDR=addr;} #define NF_nFCE_L() {rNFCONF&=~(1<<11);} #define NF_nFCE_H() {rNFCONF|=(1<<11);} #define NF_RSTECC() {rNFCONF|=(1<<12);} #define NF_RDDATA()     (rNFDATA) #define NF_WRDATA(data) {rNFDATA=data;} #define NF_WAITRB()    {while(!(rNFSTAT&(1<<0)));}         //wait tWB and check F_RNB pin.   2)      NAND 设备的初始化 static void NF_Init(void)                          //Flash 初始化 { rNFCONF=(1<<15)|(1<<14)|(1<<13)|(1<<12)|(1<<11)|(TACLS<<8)|(TWRPH0<<4)|(TWRPH1<<0);                                            //设置NAND设备的相关寄存器     // 1  1    1     1,   1      xxx,  r xxx,   r xxx            // En 512B 4step ECCR nFCE="H" tACLS   tWRPH0   tWRPH1         NF_Reset(); } static void NF_Reset(void)                           //Flash重置 {     int i;       NF_nFCE_L();     NF_CMD(0xFF);                      //reset command     for(i=0;i<10;i++);                  //tWB = 100ns     NF_WAITRB();                        //wait 200~500us;     NF_nFCE_H(); }   3)      NAND设备的识别                    //#define ID_K9F1208U0M  0xec76 static U16 NF_CheckId(void)                            //Id 辨别 {     int i;     U16 id;         NF_nFCE_L();     NF_CMD(0x90);     NF_ADDR(0x0);         for(i=0;i<10;i++);                  //wait tWB(100ns)         id=NF_RDDATA()<<8;                  // Maker code(K9F1208U:0xec)     id|=NF_RDDATA();                    // Devide code(K9F1208U:0x76)         NF_nFCE_H();     return id; } 4)      NAND 的擦操作 static int NF_EraseBlock(U32 block) {     U32 blockPage=(block<<5);     int i;     NF_nFCE_L();         NF_CMD([q1] );                            // Erase one block 1st command       NF_ADDR(blockPage&0xff);                 // Page number="0"     NF_ADDR((blockPage>>8)&0xff);       NF_ADDR((blockPage>>16)&0xff);       NF_CMD([q2] );                           // Erase one blcok 2nd command        for(i=0;i<10;i++);                       //wait tWB(100ns)//??????       NF_WAITRB();                            // Wait tBERS max 3ms.     NF_CMD(0x70);                           // Read status command       if (NF_RDDATA()&0x1)                    // Erase error     {           NF_nFCE_H();     Uart_Printf("[ERASE_ERROR:block#=%d] ",block);         return 0;     }     else     {         NF_nFCE_H();         return 1;     } }   5)      NAND 的读操作 static int NF_ReadPage(U32 block,U32 page,U8 *buffer)        //读Flash {     int i;     unsigned int blockPage;     U8 ecc0,ecc1,ecc2;     U8 *bufPt=buffer;     U8 se[16];             page=page&0x1f;                                 //32页     blockPage=(block<<5)+page;                      //1Bolck包含32页     NF_RSTECC();                                    // Initialize ECC         NF_nFCE_L();        NF_CMD(0x00);                                   // Read command     NF_ADDR(0);                                     // Column = 0     NF_ADDR(blockPage&0xff);                        //     NF_ADDR((blockPage>>8)&0xff);                   // Block & Page num.     NF_ADDR((blockPage>>16)&0xff);                  //       for(i=0;i<10;i++);                              //wait tWB(100ns)         NF_WAITRB();                                    // Wait tR(max 12us)     for(i=0;i<512;i++)     {         *bufPt++=NF_RDDATA();                       // Read one page } /************************ECC校验***************************/    [q3]     for(i=0;i<16;i++)     {         se[i]=NF_RDDATA();                          // Read spare array                                                     //读页内冗余的16B     }        NF_nFCE_H();          if(ecc0==se[0] && ecc1==se[1] && ecc2==se[2])   //未知使用哪一种软件规范?     {                                               //比较数据结果是否正确     Uart_Printf("[ECC OK:%x,%x,%x] ",se[0],se[1],se[2]);         return 1;     }     else     {     Uart_Printf("[ECC ERROR(RD):read:%x,%x,%x, reg:%x,%x,%x] ",         se[0],se[1],se[2],ecc0,ecc1,ecc2);         return 0;     }       }   6)      NAND 的写操作 static int NF_WritePage(U32 block,U32 page,U8 *buffer)             //写Flash {     int i;     U32 blockPage=(block<<5)+page;     U8 *bufPt=buffer;       NF_RSTECC();                                // Initialize ECC         NF_nFCE_L();     NF_CMD([q4] );                                //?????\Read Mode 1     NF_CMD(0x80);                               // Write 1st command,数据输入     NF_ADDR(0);                                 // Column 0     NF_ADDR(blockPage&0xff);            NF_ADDR((blockPage>>8)&0xff);               // Block & page num.     NF_ADDR((blockPage>>16)&0xff);        for(i=0;i<512;i++)     {     NF_WRDATA(*bufPt++);                    // Write one page to NFM from buffer     }          [q5]     NF_CMD(0x10);                           // Write 2nd command         for(i=0;i<10;i++);                      //tWB = 100ns. ////??????       NF_WAITRB();                            //wait tPROG 200~500us;       NF_CMD(0x70);                           // Read status command           for(i=0;i<3;i++);                       //twhr=60ns         if (NF_RDDATA()&0x1)                    // Page write error     {           NF_nFCE_H();     Uart_Printf("[PROGRAM_ERROR:block#=%d] ",block);     return 0;     }     else     {         NF_nFCE_H();     #if (WRITEVERIFY==1)     //return NF_VerifyPage(block,page,pPage);       #else     return 1;     #endif     } } te=mailto:qing dateTime=2007-04-05T10:24< 以下讨论一下NAND 设备上所支持的文件系统,大概现在有以下几种: A.       JFFS2(没有坏块处理,支持大容量存储的时候需要消耗大量的内存,大量的随机访问降低了NAND设备的读取效率)和YAFFS(速度快,但不支持文件的压缩和解压) B.       支持DiskOnChip设备的TRUEFFS(True Flash File System). TRUEFFS是M-Systems公司为其产品DiskOnChip开发的文件系统,其规范并不开放。 C.       由SSFDC(Solid State Floppy Disk Card)论坛定义的支持SM卡的DOS-FAT。SM卡的DOS-FAT文件系统是由SSFDC论坛定义的,但它必须用在标准的块设备上。 对于大量用在各类存储卡上的NAND 设备而言,他们几乎都采用FAT文件系统,而在嵌入式操作系统下,还没有驱动程序可以直接让NAND设备采用文件系统,就技术角度来说,FAT文件系统不是很适合NAND设备,因为FAT文件系统的文件分区表需要不断地擦写,而NAND设备的只能有限次的擦写。       在上面已经很明显的提到,NAND设备存在坏块,为和上层文件系统接口,NAND设备的驱动程序必须给文件系统提供一个可靠的存储空间,这就需要ECC(Error Corection Code)校验,坏块标注、地址映射等一系列的技术手段来达到可靠存储目的。     SSFDC软件规范中,详细定义了如何利用NAND设备每个页中的冗余信息来实现上述功能。这个软件规范中,很重要的一个概念就是块的逻辑地址,它将在物理上可能不连续、不可靠的空间分配编号,为他们在逻辑空间上给系统文件提供一个连续可靠的存储空间。 表3给出了SSFDC规范中逻辑地址的标注方法。在系统初始化的时候,驱动程序先将所有的块扫描一遍,读出他们所对应的逻辑地址,并把逻辑地址和虚拟地址的映射表建好。系统运行时,驱动程序通过查询映射表,找到需要访问的逻辑地址所对应的物理地址然后进行数据读写。                           表3 冗余字节定义   字节序号   内容   字节序号   内容   512   用户定义数据   520   后256BECC校验和   513   521   514   522   515   523   块逻辑地址   516   数据状态   524   517   块状态   525   前256BECC校验和   518   块逻辑地址1   526   519   527     表4给出了块逻辑地址的存放格式,LA表示逻辑地址,P代表偶校验位。逻辑地址只有10bit,代表只有1024bit的寻址空间。而SSFDC规范将NAND设备分成了多个zone,每个zone 内有1024块,但这物理上的1024块映射到逻辑空间只有1000块,其他的24块就作为备份使用,当有坏块存在时,就可以以备份块将其替换。 表4  逻辑地址格式     D7   D6   D5   D4   D3   D2   D1   D0     0   0   0   1   0   LA9   LA8   LA7   第518   523字节   LA6   LA5   LA4   LA3   LA2   LA1   LA0   P   第519   524字节     有了以上的软件规范,就可以对NAND设备写出较标准的ECC校验,并可以编写检测坏块、标记坏块、建立物理地址和逻辑地址的映射表的程序了。   static int NF_IsBadBlock(U32 block)             //检测坏块 {     int i;     unsigned int blockPage;     U8 data;         blockPage=(block<<5);       // For 2'nd cycle I/O[7:5]         NF_nFCE_L();        NF_CMD(0x50);       // Spare array read command     [q6]     NF_ADDR(blockPage&0xff);    // The mark of bad block is in 0 page     NF_ADDR((blockPage>>8)&0xff);   // For block number A[24:17]     NF_ADDR((blockPage>>16)&0xff);  // For block number A[25]      for(i=0;i<10;i++);               // wait tWB(100ns) //?????         NF_WAITRB();                    // Wait tR(max 12us)         data=NF_RDDATA();       NF_nFCE_H();          if(data!=0xff)     {         Uart_Printf("[block %d has been marked as a bad block(%x)] ",block,data);         return 1;     }     else     {         return 0;     } }   static int NF_MarkBadBlock(U32 block)                       //标记坏块 {     int i;     U32 blockPage=(block<<5);       seBuf[0]=0xff;     seBuf[1]=0xff;        seBuf[2]=0xff;       [q7]         NF_nFCE_L();     NF_CMD(0x50);                               //????     NF_CMD(0x80);                               // Write 1st command         NF_ADDR(0x0);                               // The mark of bad block is     NF_ADDR(blockPage&0xff);                    // marked 5th spare array     NF_ADDR((blockPage>>8)&0xff);               // in the 1st page.     NF_ADDR((blockPage>>16)&0xff);                      for(i=0;i<16;i++)     {     NF_WRDATA(seBuf[i]);                        // Write spare array     }       NF_CMD(0x10);                               // Write 2nd command         for(i=0;i<10;i++);                          //tWB = 100ns. ///???????       NF_WAITRB();                                // Wait tPROG(200~500us)       NF_CMD(0x70);         for(i=0;i<3;i++);                           //twhr=60ns////??????         if (NF_RDDATA()&0x1)                        // Spare arrray write error     {           NF_nFCE_H();         Uart_Printf("[Program error is occurred but ignored] ");     }     else     {         NF_nFCE_H();     }       Uart_Printf("[block #%d is marked as a bad block] ",block);     return 1; }   int search_logic_block(void)                    //建立物理地址到逻 //辑地址的映射表 {     unsigned int block,i,blockPage,logic_no,zone,zone_i;     U8 SE[16];     for(i=0;i>8)&0xff);               // Block & page num.         NF_ADDR((blockPage>>16)&0xff);           NF_WATIRB();                                //等待R/B#信号有效         for(i=0;i<16;i++)  se[i]=NF_RDDATA();       // Write spare array         NF_WATIRB();           if([q8]                              //检测是否存在坏块             printk(" physic block %d is bad block ",block);         else if([q9] )             printk("block address1:%d!=block address2 %d ",se[7],se[12]);         else if(([q10] &0xf8)==0x10)         {             //计算该block对应的逻辑地址             logic_no=((0x7&se[6])<<7)+(se[7]>>1)+zone_i*1000;             if(lg2ph[logic_no]!=0xffff)             //说明有2个block拥有相 //同的逻辑地址                 printk("physical block %d and block %d have the same logic number %d ",lg2ph[logic_no],block,logic_no);             else lg2ph[logic_no]=block;             //将该block的逻辑地址 //关系记入lg2ph表             logic_number++;                                 }         else if(se[7]==0xff)                        //说明该block尚未编号         {space_block[space_nr]=block;         space_nr++;         }         }     }     printk("there are totally %d logic blocks ",logic_number);     NF_nFCE_H();     return logic_number; } 这段代码的主要作用就是产生数组lg2ph[],这个数组的含义就是“块物理地址=lg2ph[逻辑地址]”。