百為STM32開發板教程之十二——NAND FLASH
阿新 • • 發佈：2019-02-09
參考資料:
百為stm32開發板光碟V3\百為stm32開發板光碟\晶片資料手冊\K9F1208.pdf
百為stm32開發板光碟\st官方參考資料\Application notes\AN2784 Using the high-density STM32F10xxx FSMC peripheral to drive external memories.pdf
實驗目的:實現擦除NAND FLASH的第一個塊，並讀寫NAND FLASH的開頭兩頁
主要內容：
一、瞭解STM32 FSMC NAND控制器
二、瞭解K9F1208 NAND FLASH的原理與操作
三、程式設計實現擦除K9F1208 NAND FLASH的第一個塊，並讀寫K9F1208 NAND FLASH的開頭兩頁
一、STM32 FSMC NAND控制器
1、1、STM32 FSMC功能框圖：
FSMC主要包括有：AHB介面(包含FSMC配置暫存器) ， NOR快閃記憶體和PSRAM控制器，NAND快閃記憶體和PC卡控制器，外部裝置介面
2、STM32 FSMC外部裝置地址對映：
從FSMC的角度看，可以把外部儲存器劃分為固定大小為256M位元組的四個儲存塊，見下圖
● 儲存塊1用於訪問最多4個NOR快閃記憶體或PSRAM儲存裝置。這個儲存區又被劃分為4個NOR/PSRAM區，並有4個專用的片選。
● 儲存塊2和3用於訪問NAND快閃記憶體裝置，每個儲存塊連線一個NAND快閃記憶體。
● 儲存塊4用於訪問PC卡裝置
每一個儲存塊上的儲存器型別是由使用者在配置暫存器中定義的。
其中塊2和塊3屬於NAND儲存塊，每個儲存塊又可以劃分為通用和屬性空間
通用和屬性空間又可以在低256K位元組部分劃分為3個區
● 資料區(通用/屬性空間的前64K位元組區域)
● 命令區(通用/屬性空間的第2個64K位元組區域)
● 地址區(通用/屬性空間的第2個128K位元組區域)
應用軟體使用這3個區訪問NAND快閃記憶體儲存器：
● 傳送命令到NAND快閃記憶體儲存器：軟體只需對命令區的任意一個地址寫入命令即可。
● 指定操作NAND快閃記憶體儲存器的地址：軟體只需對地址區的任意一個地址寫入命令即可。因為一個NAND地址可以有4或5個位元組(依實際的儲存器容量而定)，需要連續地執行對地址區的寫才能輸出完整的操作地址。
● 讀寫資料：軟體只需對資料區的任意一個地址寫入或讀出資料即可。 因為NAND快閃記憶體儲存器自動地累加其內部的操作地址，讀寫資料時沒有必要變換資料區的地址，即不必對連續的地址區操作。
3、STM32的NAND控制訊號
（1）STM32 FSMC NAND控制訊號描述：
（2）STM32 FSMC訊號連線K9F1208 NAND FLASH：
（3）百為STM3210E-EVAL開發板上STM32和K9F1208的連線電路圖（這裡電路圖上畫的是NAND512，實際焊接的硬體是K9F1208）：
二、K9F1208 NAND FLASH的原理與操作
1、K9F1208 的硬體結構組織
K9F1208是容量為512M bit，即64M byte的儲存器，它是由4096個塊（block）組成，其中每個塊又是由32個頁（page）組成，每個頁由512byte+16byte組成。
K9F1208的讀寫都是以頁為單位，而擦除則是以塊為單位。
程式中相關定義：
/* FSMC NAND memory parameters */
#define NAND_PAGE_SIZE ((u16)0x0200) /* 512 bytes per page w/o Spare Area */
#define NAND_BLOCK_SIZE ((u16)0x0020) /* 32x512 bytes pages per block */
#define NAND_ZONE_SIZE ((u16)0x0400) /* 1024 Block per zone */
#define NAND_SPARE_AREA_SIZE ((u16)0x0010) /* last 16 bytes as spare area */
#define NAND_MAX_ZONE ((u16)0x0004) /* 4 zones of 1024 block */
2、K9F1208引腳定義
3、K9F1208的操作命令集
（1）讀ID命令：
先輸出命令90H，再輸出地址00H，然後讀回4個位元組的資料即是K9F1208的ID，ECH，76H，5AH，3FH
程式碼如下：
void FSMC_NAND_ReadID(NAND_IDTypeDef* NAND_ID)
{
u32 data = 0;
/* 傳送命令到命令區0x70010000 */
*(vu8 *)(Bank_NAND_ADDR | CMD_AREA) = 0x90;
*(vu8 *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = 0x00;
/* 從K9F1208 NAND FLASH讀回ID序列 */
data = *(vu32 *)(Bank_NAND_ADDR | DATA_AREA); //從資料區0x70000000讀回資料
NAND_ID->Maker_ID = ADDR_1st_CYCLE (data);
NAND_ID->Device_ID = ADDR_2nd_CYCLE (data);
NAND_ID->Third_ID = ADDR_3rd_CYCLE (data);
NAND_ID->Fourth_ID = ADDR_4th_CYCLE (data);
}
（2）塊擦除命令
塊擦除是先輸出60H，再輸出塊地址，然後輸出D0H，用70H讀回狀態，等待操作完成即可
u32 FSMC_NAND_EraseBlock(NAND_ADDRESS Address)
{
*(vu8 *)(Bank_NAND_ADDR | CMD_AREA) = NAND_CMD_ERASE0; //傳送命令60H到命令區0x70010000
*(vu8 *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = ADDR_1st_CYCLE(ROW_ADDRESS); //傳送地址A9~A16到地址區0x70020000
*(vu8 *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = ADDR_2nd_CYCLE(ROW_ADDRESS); //傳送地址A17~A24到地址區0x70020000
*(vu8 *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = ADDR_3rd_CYCLE(ROW_ADDRESS); //傳送地址A25到地址區0x70020000
*(vu8 *)(Bank_NAND_ADDR | CMD_AREA) = NAND_CMD_ERASE1; //傳送命令D0H到命令區0x70010000
return (FSMC_NAND_GetStatus()); //讀回操作結果
}
（4）頁寫入命令
因為每個頁（page）可分為A，B，C三個區
所以頁寫入也分為三種方式：
具體時序：
我們這裡採用的第一種方式，可以寫入0~528byte的資料。K9F1208屬於小頁的NAND（512byte+16byte），區別於大頁的NAND（2048byte+64byte）
u32 FSMC_NAND_WriteSmallPage(u8 *pBuffer, NAND_ADDRESS Address, u32 NumPageToWrite)
{
u32 index = 0x00, numpagewritten = 0x00, addressstatus = NAND_VALID_ADDRESS;
u32 status = NAND_READY, size = 0x00;
while((NumPageToWrite != 0x00) && (addressstatus == NAND_VALID_ADDRESS) && (status == NAND_READY))
{
/* 頁寫命令和地址 */
*(vu8 *)(Bank_NAND_ADDR | CMD_AREA) = NAND_CMD_AREA_A; //傳送命令00H到命令區0x70010000，從A區開始寫入
*(vu8 *)(Bank_NAND_ADDR | CMD_AREA) = NAND_CMD_WRITE0; //傳送命令80H到命令區0x70010000
*(vu8 *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = 0x00; //傳送地址A0~A7到地址區0x70020000，從地址0開始寫入
*(vu8 *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = ADDR_1st_CYCLE(ROW_ADDRESS); //傳送地址A9~A16到地址區0x70020000
*(vu8 *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = ADDR_2nd_CYCLE(ROW_ADDRESS); //傳送地址A17~A24到地址區0x70020000
*(vu8 *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = ADDR_3rd_CYCLE(ROW_ADDRESS); //傳送地址A25到地址區0x70020000
/* 計算寫入資料的大小 */
size = NAND_PAGE_SIZE + (NAND_PAGE_SIZE * numpagewritten);
/* 寫入資料 */
for(; index < size; index++)
{
*(vu8 *)(Bank_NAND_ADDR | DATA_AREA) = pBuffer[index]; //傳送資料到資料區0x70000000
}
/* 檢查狀態看是否操作成功 */
status = FSMC_NAND_GetStatus();
if(status == NAND_READY) //如果操作完成
{
numpagewritten++; //已寫入頁數加1
NumPageToWrite--; //待寫入頁數減1
/* 計算要寫入的下一個小頁的地址 */
addressstatus = FSMC_NAND_AddressIncrement(&Address);
}
}
return (status | addressstatus);
}
（5）read 1頁讀命令
頁讀命令是先輸出00H，再輸出要讀入的頁地址，然後就可以讀回最多528byte的資料了。
u32 FSMC_NAND_ReadSmallPage(u8 *pBuffer, NAND_ADDRESS Address, u32 NumPageToRead)
{
u32 index = 0x00, numpageread = 0x00, addressstatus = NAND_VALID_ADDRESS;
u32 status = NAND_READY, size = 0x00;
while((NumPageToRead != 0x0) && (addressstatus == NAND_VALID_ADDRESS))
{
/* 頁讀命令和頁地址*/
*(vu8 *)(Bank_NAND_ADDR | CMD_AREA) = NAND_CMD_AREA_A; //傳送命令00H到命令區0x70010000
*(vu8 *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = 0x00; ////傳送地址A0~A7（00H）到地址區0x70020000
*(vu8 *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = ADDR_1st_CYCLE(ROW_ADDRESS); //傳送地址A9~A16到地址區0x70020000
*(vu8 *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = ADDR_2nd_CYCLE(ROW_ADDRESS); //傳送地址A17~A24到地址區0x70020000
*(vu8 *)(Bank_NAND_ADDR | ADDR_AREA) = ADDR_3rd_CYCLE(ROW_ADDRESS); //傳送地址A25到地址區0x70020000
/* 計算要讀的資料大小 */
size = NAND_PAGE_SIZE + (NAND_PAGE_SIZE * numpageread);
/* 讀資料到pBuffer */
for(; index < size; index++)
{
pBuffer[index]= *(vu8 *)(Bank_NAND_ADDR | DATA_AREA); //從資料區0x70000000讀回資料
}
numpageread++; //已讀的頁數加1
NumPageToRead--; //待讀的頁數減1
/* 計算下一個要讀的頁地址 */
addressstatus = FSMC_NAND_AddressIncrement(&Address);
}
/* 檢查狀態看是否操作成功 */
status = FSMC_NAND_GetStatus();
return (status | addressstatus);
}
三、程式設計實現擦除K9F1208 NAND FLASH的第一個塊，並讀寫K9F1208 NAND FLASH的開頭兩頁
/* main.c */
/* FSMC NAND初始化 */
FSMC_NAND_Init();
/* 讀NAND ID操作 */
FSMC_NAND_ReadID(&NAND_ID);
/* 檢查ID是否正確 */
if((NAND_ID.Maker_ID == NAND_K9F1208_MakerID) && (NAND_ID.Device_ID == NAND_K9F1208_DeviceID))
{
/* 初始化要寫入NAND的頁地址 */
WriteReadAddr.Zone = 0x00;
WriteReadAddr.Block = 0x00;
WriteReadAddr.Page = 0x00;
/* 擦除NAND FLASH的第一個塊（第1和第2頁所在的塊） */
status = FSMC_NAND_EraseBlock(WriteReadAddr);
/* 寫資料到NAND FLASH的第1和第2頁 */
/* 填充要傳送的資料到buffer */
Fill_Buffer(TxBuffer, BUFFER_SIZE , 0x66);
status = FSMC_NAND_WriteSmallPage(TxBuffer, WriteReadAddr, PageNumber); //PageNumber=2，表示要寫入第1和第2頁
/* 從NAND FLASH讀回資料 */
status = FSMC_NAND_ReadSmallPage (RxBuffer, WriteReadAddr, PageNumber);
/* 比較寫入的資料和讀回的資料是否相等 */
for(j = 0; j < BUFFER_SIZE; j++)
{
if(TxBuffer[j] != RxBuffer[j])
{
WriteReadStatus++;
}
}
if (WriteReadStatus == 0)
{
/* 如果相等，則點亮LED1 */
GPIO_SetBits(GPIOF, GPIO_Pin_6);
}
else
{
/* 否則，點亮LED2 */
GPIO_SetBits(GPIOF, GPIO_Pin_7); <