頁編程（寫操作）

Nand flash的寫操作叫做編程Program，編程，一般情況下，是以頁為單位的。

有的Nand Flash，比如AFND1G08U3，支持部分頁編程，但是有一些限制：在同一個頁內的，連續的部分頁的編程，不能超過4次。一般情況下，很少使用到部分頁編程，都是以頁為單位進行編程操作的。

一個操作，用兩個命令去實現，看起來是多余，效率不高，但是實際上，有其特殊考慮，

至少對于塊擦除來說，開始的命令0x60是擦除設置命令(erase setup comman)，然后傳入要擦除的塊地址，然后再傳入擦除確認命令（erase confirm command）0xD0，以開始擦除的操作。

這種，分兩步：開始設置，最后確認的命令方式，是為了避免由于外部由于無意的/未預料而產生的噪音，即使被nand flash誤認為是擦除操作，但是沒有之后的確認操作0xD0，nand flash就不會去擦除數據，這樣使得數據更安全，不會由于噪音而誤操作。

讀（read）操作過程詳解

以最簡單的read操作為例，解釋如何理解時序圖，以及將時序圖中的要求，轉化為代碼。

解釋時序圖之前，讓我們先要搞清楚，我們要做的事情：那就是，要從nand flash的某個頁里面，讀取我們要的數據。

要實現此功能，會涉及到幾部分的知識，至少很容易想到的就是：需要用到哪些命令，怎么發這些命令，怎么計算所需要的地址，怎么讀取我們要的數據等等。

下面，就一步步的解釋，需要做什么，以及如何去做：

1.需要使用何種命令

首先，是要了解，對于讀取數據，要用什么命令。

下面是datasheet中的命令集合：

圖5.Nand Flash  AFND1G08U3的命令集合

很容易看出，我們要讀取數據，要用到Read命令，該命令需要2個周期，第一個周期發0x00，第二個周期發0x30。

2.發送命令前的準備工作以及時序圖各個信號的具體含義

知道了用何命令后，再去了解如何發送這些命令。

圖6.Nand Flash數據讀取操作的時序圖

注：此圖來自ATO的型號AFND1G08U3的nand flash的數據手冊(datasheet)。

我們來一起看看，我在圖6中的特意標注的①邊上的黃色豎線。

黃色豎線所處的時刻，是在發送讀操作的第一個周期的命令0x00之前的那一刻。

讓我們看看，在那一刻，其所穿過好幾行都對應什么值，以及進一步理解，為何要那個值。

（1）黃色豎線穿過的第一行，是CLE。還記得前面介紹命令所存使能（CLE）那個引腳吧？CLE，將CLE置1，就說明你將要通過I/O復用端口發送進入Nand Flash的，是命令，而不是地址或者其他類型的數據。只有這樣將CLE置1，使其有效，才能去通知了內部硬件邏輯，你接下來將收到的是命令，內部硬件邏輯，才會將受到的命令，放到命令寄存器中，才能實現后面正確的操作，否則，不去將CLE置1使其有效，硬件會無所適從，不知道你傳入的到底是數據還是命令了。

（2）而第二行，是CE#，那一刻的值是0。這個道理很簡單，你既然要向Nand Flash發命令，那么先要選中它，所以，要保證CE#為低電平，使其有效，也就是片選有效。

（3）第三行是WE#，意思是寫使能。因為接下來是往nand Flash里面寫命令，所以，要使得WE#有效，所以設為低電平。

（4）第四行，是ALE是低電平，而ALE是高電平有效，此時意思就是使其無效。而對應地，前面介紹的，使CLE有效，因為將要數據的是命令，而不是地址。如果在其他某些場合，比如接下來的要輸入地址的時候，就要使其有效，而使CLE無效了。

（5）第五行，RE#，此時是高電平，無效。可以看到，知道后面低6階段，才變成低電平，才有效，因為那時候，要發生讀取命令，去讀取數據。

（6）第六行，就是我們重點要介紹的，復用的輸入輸出I/O端口了，此刻，還沒有輸入數據，接下來，在不同的階段，會輸入或輸出不同的數據/地址。

（7）第七行，R/B#,高電平，表示R（Ready）/就緒，因為到了后面的第5階段，硬件內部，在第四階段，接受了外界的讀取命令后，把該頁的數據一點點送到頁寄存器中，這段時間，屬于系統在忙著干活，屬于忙的階段，所以，R/B#才變成低，表示Busy忙的狀態的。

介紹了時刻①的各個信號的值，以及為何是這個值之后，相信，后面的各個時刻，對應的不同信號的各個值，大家就會自己慢慢分析了，也就容易理解具體的操作順序和原理了。

3.如何計算出，我們要傳入的地址

在介紹具體讀取數據的詳細流程之前，還要做一件事，那就是，先要搞懂我們要訪問的地址，以及這些地址，如何分解后，一點點傳入進去，使得硬件能識別才行。

此處還是以AFND1G08U3為例，此nand flash，一共有1024個塊，每個塊內有64頁，每個頁是2K+64 Bytes，假設，我們要訪問其中的第1000個塊中的第25頁中的1208字節處的地址，此時，我們就要先把具體的地址算出來：

物理地址=塊大小×塊號+頁大小×頁號+頁內地址=1000×（64×（2K+64））+25×（2K+64）+1208=0x80F52F8,接下來，我們就看看，怎么才能把這個實際的物理地址，轉化為nand Flash所要求的格式。

在解釋地址組成之前，先要來看看其datasheet中關于地址周期的介紹：

頁面編程3.png (43.09 KB, 下載次數: 93)

下載附件

2018-7-17 15:49 上傳

圖7 Nand Flash的地址周期組成

結合圖7和圖5中的2，3階段，我們可以看出，此nand flash地址周期共有5個，2個列(Column)周期，2個行（Row）周期。

而對于對應地，我們可以看出，實際上，

列地址A0~A10，就是頁內地址，地址范圍是從0到2047，而多出的A11，理論上可以表示2048～4095，但是實際上，我們最多也只用到了2048～2112，用于表示頁內的oob區域，其大小是64字節。

A12～A27，稱作頁號，頁的號碼，可以定位到具體是哪一個頁。

而其中，A18～A27，表示對應的塊號，即屬于哪個塊。

// 可見：地址的傳輸順序是是 頁內地址，頁號，塊號。 從小到大。

簡單解釋完了地址組成，那么就很容易分析上面例子中的地址了：

0x80F52F8 = 1000 0000 1111 0101 0010 1111 1000，分別分配到4個地址周期就是：

1st 周期，A7～A0 ：1111 1000 = 0xF8

2nd周期，A11～A8 ：0000 0010 = 0x02

3rd周期，A19～A12 ：1111 0101 = 0xF5

4th周期，A27～A20 ：1000 0000 = 0x80

注意，與圖7中對應的，*L，意思是低電平，由于未用到那些位，datasheet中強制要求設為0，所以，才有上面的2nd周期中的高4位是0000。

因此，接下來要介紹的，我們要訪問第1000個塊中的第25頁中的1208字節處的話，所要傳入的地址就是分4個周期，分別傳入兩個列地址的：0xF8，0x02，然后再傳2個行地址的：0xF5，0x80，這樣硬件才能識別。

4.讀操作過程的解釋

準備工作終于完了，下面就可以開始解釋說明，對于讀操作的，上面圖中標出來的，1-6個階段，具體是什么含義。

（1） 操作準備階段：此處是讀（Read）操作，所以，先發一個圖5中讀命令的第一個階段的0x00,表示，讓硬件先準備一下，接下來的操作是讀。

（2） 發送兩個周期的列地址。也就是頁內地址，表示，我要從一個頁的什么位置開始讀取數據。

（3） 接下來再傳入兩個行地址。對應的也就是頁號。

（4） 然后再發一個讀操作的第二個周期的命令0x30。接下來，就是硬件內部自己的事情了。

（5） Nand Flash內部硬件邏輯，負責去按照你的要求，根據傳入的地址，找到哪個塊中的哪個頁，然后把整個這一頁的數據，都一點點搬運到頁緩存中去。而在此期間，你所能做的事，也就只需要去讀取狀態寄存器，看看對應的位的值，也就是R/B#那一位，是1還是0，0的話就表示，系統是busy，仍在”忙“（著讀取數據），如果是1，就說系統活干完了，忙清了，已經把整個頁的數據都搬運到頁緩存里去了，你可以接下來讀取你要的數據了。

對于這里。估計有人會問了，這一個頁一共2048+64字節，如果我傳入的頁內地址，就像上面給的1028一類的值，只是想讀取1028到2011這部分數據，而不是頁開始的0地址整個頁的數據，那么內部硬件卻讀取整個頁的數據出來，豈不是很浪費嗎？答案是，的確很浪費，效率看起來不高，但是實際就是這么做的，而且本身讀取整個頁的數據，相對時間并不長，而且讀出來之后，內部數據指針會定位到你剛才所制定的1208的那個位置。

（6） 接下來，就是你“竊取“系統忙了半天之后的勞動成果的時候了，呵呵。通過先去Nand Flash的控制器中的數據寄存器中寫入你要讀取多少個字節(byte)/字(word)，然后就可以去Nand Flash的控制器的FIFO中，一點點讀取你要的數據了。

至此，整個Nand Flash的讀操作就完成了。

對于其他操作，可以根據我上面的分析，一點點自己去看datasheet，根據里面的時序圖去分析具體的操作過程，然后對照代碼，會更加清楚具體是如何實現的。