“第015课 Nor Flash”的版本间的差异
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Nor Flash的连接线有地址线，数据线，片选信号读写信号等，Nor Flash的接口属于内存类接口，Nor Flash可以向内存一样读，但是不能像内存一样写，需要做一些特殊的操作才能进行写操作，读只需像内存一样读很简单。Nor Flash原理图如图： | Nor Flash的连接线有地址线，数据线，片选信号读写信号等，Nor Flash的接口属于内存类接口，Nor Flash可以向内存一样读，但是不能像内存一样写，需要做一些特殊的操作才能进行写操作，读只需像内存一样读很简单。Nor Flash原理图如图： | ||
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== Flash介绍 == | == Flash介绍 == | ||
2018年1月18日 (四) 18:11的版本
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第001节_Nor Flash原理及硬件操作
Nor Flash的连接线有地址线，数据线，片选信号读写信号等，Nor Flash的接口属于内存类接口，Nor Flash可以向内存一样读，但是不能像内存一样写，需要做一些特殊的操作才能进行写操作，读只需像内存一样读很简单。Nor Flash原理图如图：
Flash介绍
常用的Flash类型有Nor Flash和NAND Flash两种。Nor Flash由Intel公司在1988年发明，以替代当时在市场上占据主要地位的EPROM和E2PROM。NAND Flash由Toshiba公司在1989年发明。两者的主要差别如下表：
| - | Nor | NAND |
|---|---|---|
| XIP(代码可以直接运行) | Yes | no |
| 性能(擦除) | 非常慢(5s) | 快(3ms) |
| 性能(写) | 慢 | 快 |
| 性能(读) | 快 | 快 |
| 可靠性 | 较高，位反转的比例小于NAND Flash的10% | 比较低，位反转比较常见，必须有校验措施，比如TNR必须有坏块管理措施 |
| 可擦除次数 | 10000 ~ 100000 | 100000 ~ 1000000 |
| 生命周期 | 低于NAND Flash的10% | 是Nor Flash的10倍以上 |
| 接口 | 与RAM接口相同 | I/O接口 |
| 易用性 | 容易 | 复杂 |
| 主要用途 | 常用于保存代码和关键数 | 用于保存数据 |
| 价格 | 高 | 低 |
Nor Flash支持XIP，即代码可以直接在Nor Flash上执行，无需复制到内存中。这是由于NorF lash的接口与RAM完全相同，可以随机访问任意地址的数据。Nor Flash进行读操作的效率非常高，但是擦除和写操作的效率很低，另外，Nor Flash的容量一般比较小。NAND Flash进行擦除和写操作的效率更高，并且容量更大。一般而言，Nor Flash用于存储程序，NAND Flash用于存储数据。基于NAND Flash的设备通常也要搭配Nor Flash以存储程字。
Flash存储器件由擦除单元（也称为块）组成，当要写某个块时，需要确保这个块己经 被擦除。Nor Flash的块大小范围为64kB、128kB：NAND Flash的块大小范围为8kB，64kB，擦/写一个Nor Flash块需4s，而擦／写一个NAND Flash块仅需2ms。Nor Flash的块太大，不仅增加了擦写时间，对于给定的写操作，Nor Flash也需要更多的擦除操作——特别是小文件，比如一个文件只有IkB，但是为了保存它却需要擦除人小为64kB—128kB的Nor Flash块。
Nor Flash的接口与RAM完全相同，可以随意访问任意地址的数据。而NAND Flash的 接口仅仅包含几个I/O引脚，需要串行地访问。NAND Flash一般以512字节为单位进行读写。这使得Nor Flash适合于运行程序，而NAND Flash更适合于存储数据。
容量相同的情况下，NAND Flash的体积更小，对于空间有严格要求的系统，NAND Flash可以节省更多空间。市场上Nor Flash的容量通常为IMB~4MB(也有32MB的Nor Flash)，NAND Flash的容量为8MB~512MB。容量的差别也使得Nor Flash多用于存储程序，NAND Flash多用于存储数据。
对于Flash存储器件的可靠性需要考虑3点：位反转、坏块和可擦除次数。所有Flash器件都遭遇位反转的问题：由于Flash固有的电器特性，在读写数据过程中，偶然会产生一位或几位数据错误（这种概率很低），而NAND Flash出现的概率远大于Nor Flash，当位反转发生在关键的代码、数据上时，有可能导致系统崩溃。当仅仅是报告位反转，重新读取即可：如果确实发生了位反转，则必须有相应的错误检测/恢复措施。在NAND Flash上发生位反转的概率史高，推荐使用EDC/ECC进行错误检测和恢复。NAND Flash上面会有坏块随机分布在使用前需要将坏块扫描出来，确保不再使用它们，否则会使产品含有严重的故障。NAND Flash每块的可擦除次数通常在100000次左右，是Nor Flash的10倍。另外，因为NAND Flash的块大小通常是NorF lash的1/8，所以NAND Flash的寿命远远超过Nor Flash。
嵌入式Linux对Nor、NAND Flash的软件支持都很成熟。在Nor Flash上常用jffs2文 件系统，而在NAND Flash常用yaffs文件系统。在更底层，有MTD驱动程序实现对它们的读、写、擦除操仵，它也实现了EDC/ECC校验。
Nor Flash的操作
下面我们使用u-boot来体验Nor Flash的操作(开发板设置Nor启动，进入u-boot)。
1)，使用OpenJTAG烧写UBOOT到Nor Flash
那么我们怎么用u-boot来操作呢？
Nor Flash手册里会有一个命令的表格，如图：
下面简单的举一些例子：
复位(reset)：往任何一个地址写入F0。
读ID(ReadSiliconID)：很多的Nor Flash可以配置成位宽16bit(Word)，位宽8bit(Byte)。对于我们使用的jz2440开发板使用是位宽16bit，怎样读ID呢？
根据前面得图可知，往Nor Flash的555地址写AA，再往2AA的地址写入55，再往555的地址写入90，然后就可以读ADI地址，就可以读到DDI数据了。
实例1
读数据： 在u-boot上执行：md.b0 结果(和我们烧进去的数据完全一样)：
00000000:170000ea14f09fe514f09fe514f09fe5................
00000010:14f09fe514f09fe514f09fe514f09fe5................
00000020:6001f833c001f8332002f8338002f833`..3...3..3...3
00000030:e002f8330004f8332004f833efbeadde...3...3..3....
可以得出结论：u-boot可以像读内存一样来读nor flash
实例2
读ID(参考Nor手册) 往地址555H写入AAH(解锁) 往地址2AAH写入55H(解锁) 往地址555H写入90H（命令） 读0地址得到厂家ID(C2H) 读1地址得到设备ID(22DAH或225BH) 退出读ID状态：给任意地址写F0H就可以了。
下图为2440和Nor Flash的简易连接图：
2440的A1接到Nor的A0所以2440发出的地址是，Nor Flash收到的地址左移一位。比如：2440发出(555H<<1)地址，Nor Flash才能收到555H这个地址。
下面对在Nor Flash的操作，2440的操作，U-BOOT上的操作进行比较，如下表：
| Nor Flash的操作 | 2440的操作 | U-BOOT上的操作 |
|---|---|---|
| 往地址555H写入AAH(解锁) | 往地址AAAH写入AAH(解锁) | mw.waaaaa |
| 往地址2AAH写入55H(解锁) | 往地址554H写入55H(解锁) | mw.w 554 55 |
| 往地址555H写入90H（命令） | 往地址AAAH写入90H（命令） | mw.w aaa 90 |
| 读0地址得到厂家ID(C2H) | 读0地址得到厂家ID(C2H) | md.w 0 1 (1:表示都一次) |
| 读1地址得到设备ID(22DAH或225BH) | 读2地址得到设备ID(22DAH或225BH) | md.w 2 1 (1:表示都一次) |
| 退出读ID状态：给任意地址写F0H就可以了 | 退出读ID状态：给任意地址写F0H就可以了 | mw.w 0 f0 |
1），当执行过md.w 0 1 结果(输出厂家ID)： 00000000:00c2..(00c2就是厂家ID) 2），当执行过md.w 2 1 结果(输出设备ID)： 00000002:2249I"(2249就是设备ID)
3），当执行mw.w 0 f0，就退出读ID的状态， 执行：md.b0 结果： 00000000:17.（读到的就是Nor Flash地址·0的数据）
Nor Flash的两种规范
通常内核里面要识别一个 Nor Flash 有两种方法： 一种是 jedec 探测，就是在内核里面事先定义一个数组，该数组里面放有不同厂家各个芯片的一些参数，探测的时候将 flash 的 ID 和数组里面的 ID 一一比较，如果发现相同的，就使用该数组的参数。jedec 探测的优点就是简单，缺点是如果内核要支持的 flash 种类很多，这个数组就会很庞大。内核里面用 jedec 探测一个芯片时，是先通过发命令来获取 flash 的 ID，然后和数组比较，但是 flash.c 中连 ID 都是自己通过宏配置的。 一种是 CFI(commonoflashinterface)探测，就是直接发各种命令来读取芯片的信息，比如 ID、容量等，芯片本身就包含了电压有多大，容量有有多少等信息。 下面对在Nor Flash上操作，2440上操作，U-BOOT上操作cfi 探测（读取芯片信息）进行比较参考芯片手册。
| Nor Flash上操作cfi | 2440上操作cfi | U-BOOT上操作cfi |
|---|---|---|
| 往55H地址写入98H | 往AAH地址写入98H | mw.w aa 98 |
| 读地址10H得到0051 | 读地址20H得到0051 | md.w 20 1 |
| 读地址11H得到0052 | 读地址22H得到0052 | md.w 22 1 |
| 读地址12H得到0059 | 读地址24H得到0059 | md.w 24 1 |
| 读地址27H得到容量 | 读地址4EH得到容量 | md.w 4e 1 |
Nor Flash写数据
我们在Nor Flash的10000的地址读数据， md.w 100000 1 结果： 00100000:ffff.. 在noroflash的10000的地址写数据下0x1234， mw.w 100000 1234 然后在这个地址读数据， md.w 100000 1 结果： 00100000:ffff(这个地址上的数据没有被修改，写操作无效)。
怎样把数据写进Nor Flash进去呢？参考图1-3，写数据之前必须保证，要写的地址是擦除的。下面是Nor Flash的写操作，如下表：
| Nor Flash上操作写操作 | 2440上操作写操作 | U-BOOT上操作写操作 |
|---|---|---|
| 往地址555H写AAH(解锁) | 往地址AAAH写AAH(解锁) | mw.w aaa aa |
| 往地址2AAH写55H(解锁) | 往地址554H写55H(解锁) | mw.w 554 55 |
| 往地址555H写A0H | 往地址AAAH写A0H | mw.w aaa a0 |
| 往地址PA写PD | 往地址0x100000写1234h | mw.w 100000 1234 |
1)，U-BOOT执行完上述指令后，0x1234，就被写到0x100000地址处， 执行：md.w1000001 结果(1234被写进去)： 00100000:1234 4 从这里可以看出来U-BOOT的操作不是很复杂。
2），我们再次往0x100000地址处，写入0x5678,执行如下命令： mw.w aaa aa mw.w 554 55 mw.w aaa a0 mw.w 100000 5678 查看0x100000地址处的数据 md.w 100000 1 结果： 00100000:12300. 0x100000地址处的数据不是0x5678，写操作失败，失败的原因是，原来的数据已经是0x1234不是全0xffff，再次写操作失败，(Nor Flash只有先擦出，才能烧写)。
先擦除(参考Nor Flash芯片手册) Nor Flash操作 u-boot操作 555H AAH mw.w aaa aa 2AAH 55H mw.w 554 55 555H 80H mw.w aaa 80 555H AAH mw.w aaa aa 2AAH 55H mw.w 554 55 SA 30H //往扇区地址写入30 mw.w 100000 30
执行完上述指令后测试 执行：md.w 100000 1 结果：00100000:ffff.. 已被擦除，这个时候再次烧写就不会有问题了。
再烧写 mw.w aaa aa mw.w 554 55 mw.w aaa a0 mw.w 100000 5678
测试烧写结果 执行：md.w 100000 1 结果：00100000:5678 xV 数据被烧写进去，烧写成功。
总结：我们烧写时，如果上面的数据，不是0ffff,没有被擦除过，我们就要先擦出，擦除完后，才可以烧写，擦除烧写的命令可以从芯片手册里面获得。
