在嵌入式设计中,由于Nand Flash具有大容量,擦写次数高,接口简单等优点,常用作固化存储器。S3C2416支持Nand启动,因此Nand存储器可以直接保存固化代码以及其它的数据。笔者在此简单的介绍Nand flash驱动的实现以及Nand启动。

1. Nand驱动实现

笔者采用Nand flash为K9F2G08U0B,一页有(2048+64)Byte,一个block有64页,容量大小为(256M+8M)Byte,是一款8位宽的SLC flash。

1.1. Nand模块头文件

S3C2416 Nand控制器需要通过一些命令来访问Nand flash,并且需要实现底层的寄存器访问。在模块头文件中,我们定义Nand访问常用的命令(来自uboot命名)以及一些寄存器操作宏,并引出模块的接口函数,其内容如下:

  1. #ifndef__NAND_H__
  2. #define__NAND_H__
  3. #ifdef__cplusplus
  4. extern"C" {
  5. #endif
  6. // Nand flash5字节ID
  7. typedefstruct Nand_ID_Info {
  8. unsigned char Maker;
  9. unsigned char Device;
  10. unsigned char ID_Data3;
  11. unsigned char ID_Data4;
  12. unsigned char ID_Data5;
  13. }Nand_ID_Info;
  14. /*
  15. * Standard NAND flash commands
  16. */
  17. // 页读周期1(命令1)
  18. #defineNAND_CMD_READ0 0
  19. // 页读周期1(命令2)
  20. #defineNAND_CMD_READ1 1
  21. // 随机地址读周期1
  22. #defineNAND_CMD_RNDOUT 5
  23. // 页写周期2
  24. #defineNAND_CMD_PAGEPROG 0x10
  25. // OOB区读命令
  26. #defineNAND_CMD_READOOB 0x50
  27. // 块擦除命令周期1
  28. #defineNAND_CMD_ERASE1 0x60
  29. // 读Nand状态命令
  30. #defineNAND_CMD_STATUS 0x70
  31. // 读多层状态命令
  32. #defineNAND_CMD_STATUS_MULTI 0x71
  33. // 页写周期1
  34. #defineNAND_CMD_SEQIN 0x80
  35. // 随机地址写命令
  36. #defineNAND_CMD_RNDIN 0x85
  37. // 读ID命令
  38. #defineNAND_CMD_READID 0x90
  39. // 块擦除命令周期2
  40. #define NAND_CMD_ERASE2 0xd0
  41. // Nand复位
  42. #defineNAND_CMD_RESET 0xff
  43. /* Extendedcommands for large page devices */
  44. // 页读周期2
  45. #defineNAND_CMD_READSTART 0x30
  46. // 随机地址读周期2
  47. #defineNAND_CMD_RNDOUTSTART 0xE0
  48. #defineNAND_CMD_CACHEDPROG 0x15
  49. // 发送命令
  50. #defineNF_CMD(Data) {rNFCMD = (Data);}
  51. // 写地址
  52. #defineNF_ADDR(Addr) {rNFADDR = (Addr);}
  53. // 读字(4字节)
  54. #defineNF_READ_WORD() (rNFDATA)
  55. // 读一字节
  56. #defineNF_READ_BYTE() (rNFDATA8)
  57. // 写字(4字节)
  58. #defineNF_WRITE_WORD(Data) {rNFDATA = (Data);}
  59. // 写一字节
  60. #defineNF_WRITE_BYTE(Data) {rNFDATA8 = (Data);}
  61. // 使能片选
  62. #defineNF_CE_ENABLE() {rNFCONT &=~(1<<1);}
  63. // 关闭片选
  64. #defineNF_CE_DISABLE() {rNFCONT |=(1<<1);}
  65. // 清空spare区ECC校验值
  66. #defineNF_INIT_SECC() {rNFCONT |= (1<<4);}
  67. // 清空main区ECC校验值
  68. #defineNF_INIT_MECC() {rNFCONT |= (1<<5);}
  69. // 解锁spare区ECC校验值
  70. #defineNF_SECC_UNLOCK() {rNFCONT &=~(1<<6);}
  71. // 锁定spare区ECC校验值
  72. #defineNF_SECC_LOCK() {rNFCONT |= (1<<6);}
  73. // 解锁main区ECC校验值
  74. #defineNF_MECC_UNLOCK() {rNFCONT &=~(1<<7);}
  75. // 锁定main区ECC校验值
  76. #defineNF_MECC_LOCK() {rNFCONT |= (1<<7);}
  77. // nand传输完会置位NFSTAT[4],若开启中断,会同时发送中断请求
  78. #defineNF_WAIT_READY() {while(!(rNFSTAT& (1<<4)));}
  79. // 获得nand RnB引脚状态,1为准备好,0为忙
  80. #defineNF_GET_STATE_RB() {(rNFSTAT &(1<<0))}
  81. // 清除nand传输完标志
  82. #defineNF_CLEAR_RB() {rNFSTAT |=(1<<4);}
  83. /* 模块接口函数 */
  84. externunsigned char Nand_ReadSkipBad(unsigned int Address, unsigned char *Buffer, unsignedint Length);
  85. externunsigned char Nand_WriteSkipBad(unsigned int Address, unsigned char *Buffer, unsignedint Length);
  86. extern voidNand_Init(void);
  87. extern intNand_ReadID(Nand_ID_Info *pInfo);
  88. externunsigned char Nand_EraseBlock(unsigned int Block);
  89. externunsigned char Nand_MarkBadBlock(unsigned int Block);
  90. externunsigned char Nand_IsBadBlock(unsigned int Block);
  91. externunsigned char WriteCodeToNand(void); // 代码固化进Nand接口函数
  92. #ifdef__cplusplus
  93. }
  94. #endif
  95. #endif/*__NAND_H__*/

1.2. Nand初始化

对于不同的Nand flash,其时序要求不一样。为了达到最佳的性能,是要根据芯片手册设定一下Nand的访问时序参数的。Nand初始化函数如下:

  1. //复位
  2. static void Nand_Reset()
  3. {
  4. NF_CE_ENABLE();
  5. NF_CLEAR_RB();
  6. NF_CMD(NAND_CMD_RESET);
  7. NF_WAIT_READY();
  8. NF_CE_DISABLE();
  9. }
  10. //初始化
  11. void Nand_Init()
  12. {
  13. // 配置nand控制引脚
  14. rGPACON = (rGPACON &~(0x3f<<17)) |(0x3f<<17);
  15. // 配置K9F2G08U0Btiming(HCLK@133M)
  16. // TACLS=1, (tALS或tCLS-tWP=0)(ALE或CLE有效后需保持才能发出写脉冲)
  17. // TWRPH0=2,tWP=12ns(最小写脉冲宽度)
  18. // TWRPH1=1,tALH或tCLH=5ns(写脉冲后ALE或CLE需保持有效时间)
  19. // SLC nand 1位检验就行,1-bit ECC
  20. rNFCONF =(1<<12)|(2<<8)|(1<<4)|(0<<0);
  21. // 上升沿检查nand准备好信号线
  22. rNFCONT =(0<<12)|(0<<10)|(0<<9)|(0<<8)
  23. |(0x3<<6)|(0x3<<4)|(0x3<<1)|(1<<0);
  24. Nand_Reset();
  25. }

1.3 Nand ID的读取

Nand写入读ID命令(0x90)后,即可读取5字节的ID信息,ID信息包含了生产厂商,设备ID,以及nand页大小,块大小,位宽等重要信息。其函数实现如下:

  1. intNand_ReadID(Nand_ID_Info *pInfo)
  2. {
  3. if (pInfo == (Nand_ID_Info *)0)
  4. {
  5. return 1; // 参数错误
  6. }
  7. NF_CE_ENABLE();
  8. NF_CLEAR_RB();
  9. NF_CMD(NAND_CMD_READID); // 发送读ID命令
  10. NF_ADDR(0x0); // 写0x0地址
  11. pInfo->Maker = NF_READ_BYTE(); //Maker:0xEC
  12. pInfo->Device = NF_READ_BYTE(); //Device:0xDA
  13. pInfo->ID_Data3 = NF_READ_BYTE(); //0x10
  14. pInfo->ID_Data4 = NF_READ_BYTE(); //0x95
  15. pInfo->ID_Data5 = NF_READ_BYTE(); //0x44
  16. NF_CE_DISABLE();
  17. return 0;
  18. }

1.4 Nand页读

K9F2G08U0B一页分为2k的main区与64字节的spare区,main区用来存储正常数据,spare区用来存储附加数据(如ECC检验)。对于flash存储器,是会出现位反转或坏块的问题,写入flash的数据或从flash读出的数据可能是有错的,因此必须用ECC进行校验,确保写入的数据与读出的数据是一致的。对于SLCNand Flash,只需1位ECC校验即可,而S3C2416能够产生硬件ECC,可产生4字节的main区ECC与2字节的spare区ECC。我们把4字节的main区ECC放在spare区0~3偏移地址处,2字节的sapre区ECC放在spare区4~5偏移地址处。页读函数如下:

  1. // Block为Nand块区号,Page为对应块中的页号,Buffer为数据缓存区
  2. static intNand_ReadPage(unsigned int Block, unsigned int Page,
  3. unsigned char*Buffer)
  4. {
  5. unsigned int i;
  6. unsigned int MECC, SECC;
  7. if (Buffer == (unsigned char *)0) {
  8. return 1; // 缓冲区为空,参数错误
  9. }
  10. Page &= (64-1); // 64 pagein one block
  11. Page += (Block << 6); //Block转换为页数
  12. NF_INIT_MECC(); // main区ECC清空
  13. NF_INIT_SECC(); // spare区ECC清空
  14. NF_MECC_UNLOCK(); // main区ECC解锁,开始ECC计算
  15. NF_CE_ENABLE(); // 使能片选
  16. NF_CLEAR_RB(); // 清数据传输标志
  17. NF_CMD(NAND_CMD_READ0);// page read cycle 1
  18. NF_ADDR(0); // column address
  19. NF_ADDR(0); // columu address
  20. NF_ADDR(Page & 0xff); // 写入3字节的页地址
  21. NF_ADDR((Page>>8) & 0xff);
  22. NF_ADDR((Page>>16) & 0xff);
  23. NF_CMD(NAND_CMD_READSTART); // page readcycle 2
  24. NF_WAIT_READY(); // 等待命令完成
  25. for (i=0; i<2048; i++) { // 读取main区数据
  26. Buffer[i] = NF_READ_BYTE();
  27. }
  28. NF_MECC_LOCK(); // 锁定main ECC
  29. NF_SECC_UNLOCK(); // 解锁spare ECC
  30. MECC = NF_READ_WORD(); // spare区前4字节为main区ECC
  31. // main区的ECC放入到NFMECCD0/1中相应的位中
  32. rNFMECCD0=((MECC&0xff00)<<8) |(MECC&0xff);
  33. rNFMECCD1=((MECC&0xff000000)>>8) |((MECC&0xff0000)>>16);
  34. NF_SECC_LOCK(); // 锁定spare ECC
  35. // spare区第5,6这两字节为spare区ECC,剩下部分未使用
  36. SECC = NF_READ_WORD();
  37. // spare区的ECC放入到NFMECCD0/1中相应的位中
  38. rNFSECCD=((SECC&0xff00)<<8)|(SECC&0xff);
  39. NF_CE_DISABLE();
  40. // check whether spare/main area bit failerror occurred
  41. if ((rNFECCERR0 & 0xf) == 0) {
  42. return 0; // 数据读取正确
  43. } else {
  44. return 2; // ECC检验不一致,数据读取有误
  45. }
  46. }

1.5 Nand页写

当要写数据到一个Nand block时,要先确保这个块已经被擦除,并且需要跳过一些坏块。数据写完后,为确保写入与读取的数据一致,应同时写入数据的ECC校验值到spare区约定好的ECC位置。页写函数如下:

  1. // Block为Nand块区号,Page为对应块中的页号,Buffer为数据缓存区
  2. static intNand_WritePage(unsigned int Block, unsigned int Page,
  3. unsigned char*Buffer)
  4. {
  5. unsigned int i;
  6. unsigned char State;
  7. unsigned int MECC, SECC;
  8. if (Buffer == (unsigned char *)0) {
  9. return 1; // 数据缓存参数错误
  10. }
  11. if (Nand_IsBadBlock(Block)) {
  12. return 2; // 是坏块,返回坏块错误码
  13. }
  14. Page &= (64-1); // 1 block最大64页
  15. Page += (Block << 6); // block转换成页
  16. NF_INIT_MECC(); // main区ECC清空
  17. NF_INIT_SECC(); // spare区ECC清空
  18. NF_MECC_UNLOCK(); // main区ECC解锁,开始ECC计算
  19. NF_CE_ENABLE(); // 使能片选
  20. NF_CLEAR_RB(); // 清数据传输标志
  21. NF_CMD(NAND_CMD_SEQIN); // page programcycle 1
  22. NF_ADDR(0); // column address
  23. NF_ADDR(0); // columu address
  24. NF_ADDR(Page & 0xff); // 写入3字节页地址
  25. NF_ADDR((Page>>8) & 0xff);
  26. NF_ADDR((Page>>16) & 0xff);
  27. for (i=0; i<2048; i++) { // 写入2k数据到main区
  28. NF_WRITE_BYTE(Buffer[i]);
  29. }
  30. NF_MECC_LOCK(); // 锁定main ECC
  31. MECC = rNFMECC0; // 4字节写main区数据的ECC
  32. NF_SECC_UNLOCK(); // 解锁spare ECC
  33. NF_WRITE_BYTE(MECC&0xff);// 写4字节main ECC到spare区
  34. NF_WRITE_BYTE((MECC>>8) & 0xff);
  35. NF_WRITE_BYTE((MECC>>16) & 0xff);
  36. NF_WRITE_BYTE((MECC>>24) & 0xff);
  37. NF_SECC_LOCK(); // 锁定spare ECC
  38. SECC = rNFSECC; // 2字节的spare写数据ECC
  39. NF_WRITE_BYTE(SECC & 0xff); // 继续写入SECC
  40. NF_WRITE_BYTE((SECC>>8) & 0xff);
  41. NF_CMD(NAND_CMD_PAGEPROG); // page programcycle 2
  42. NF_WAIT_READY(); // 等待写完
  43. NF_CMD(NAND_CMD_STATUS); // 读取nand状态
  44. do {
  45. State = NF_READ_BYTE();
  46. } while(!(State & (1<<6))); // 等待状态变成Ready
  47. NF_CE_DISABLE();
  48. // 是否写成功,第0位为0则pass,不然fail
  49. if (State & (1<<0)) {
  50. if (Nand_MarkBadBlock(Block)) { // 标志坏块
  51. return 3; // 写不成功并且坏块标记不成功
  52. } else {
  53. return 4; // 写不成功坏块标记成功
  54. }
  55. }
  56. return 0;
  57. }

1.6 Nand坏块判定

Nand写时应先判定所在块是否坏块,若是,则应跳过写这一块,并标记这一块为坏块。坏块标记我们约定用spare区偏移处第六字节来作标志,坏块这一字节标志为非0xff,好块为0xff。我们读取block中页0,spare区第六字节的值即可判断这个block是否坏块,代码实现如下:

  1. unsigned charNand_IsBadBlock(unsigned int Block)
  2. {
  3. unsigned char Data;
  4. // 每个block第一页spare区第6字节为0xff标记为好坏
  5. Nand_RamdomRead(Block, 0, 2054, 1,&Data);
  6. if (Data != 0xff){
  7. return 1; // 坏块
  8. }
  9. return 0;
  10. }

1.7 Nand随机地址读

对于标记读取坏块中的标志,往往只需要访问一页中的几个字节,Nand随机地址读写即可实现访问一页中的相应字节。一页中随机地址读函数实现如下:

  1. // Block为Nand块区号
  2. // Page为对应块中的页号
  3. // Address为页内随机地址
  4. // Length为读取长度
  5. // Buffer为数据缓存区
  6. static unsigned char Nand_RamdomRead(unsigned int Block, unsigned intPage,
  7. unsigned intAddress, unsigned short Length,
  8. unsigned char *Buffer)
  9. {
  10. unsigned short i;
  11. if (Address + Length > 2048+64) {
  12. return 1; // 页内地址及写入长度不能超出该页范围
  13. }
  14. if (Buffer == (void *)0 || Length == 0) {
  15. return 2; // 参数错误
  16. }
  17. Page += (Block << 6); // Block转换为页数
  18. NF_CE_ENABLE();
  19. NF_CLEAR_RB();
  20. NF_CMD(NAND_CMD_READ0); // page read cycle 1
  21. NF_ADDR(0); // column address
  22. NF_ADDR(0); // columu address
  23. NF_ADDR(Page & 0xff); // 传输3字节的页地址
  24. NF_ADDR((Page>>8) & 0xff);
  25. NF_ADDR((Page>>16) & 0xff);
  26. NF_CMD(NAND_CMD_READSTART); // page readcycle 2
  27. NF_WAIT_READY(); // 等待页读完成
  28. NF_CMD(NAND_CMD_RNDOUT); // ramdom readcycle 1
  29. NF_ADDR(Address & 0xff); // 2 cycle addressin page
  30. NF_ADDR((Address>>8) & 0xf);
  31. NF_CMD(NAND_CMD_RNDOUTSTART); // ramdom readcycle 2
  32. for (i=0; i<Length; i++) {
  33. Buffer[i] = NF_READ_BYTE(); // 读取Length长度数据
  34. }
  35. NF_CE_DISABLE();
  36. return 0;
  37. }

1.8 Nand随机地址写

写入一页中几个字节数据时,需要用到Nand随机地址写,函数实现如下:

  1. // Block为Nand块区号
  2. // Page为对应块中的页号
  3. // Address为页内随机地址
  4. // Length为写入长度
  5. // Buffer为数据缓存区
  6. static unsigned char Nand_RamdomWrite(unsigned int Block, unsigned intPage,
  7. unsigned intAddress, unsigned short Length,
  8. unsigned char *Buffer)
  9. {
  10. unsigned short i;
  11. unsigned char State;
  12. if (Address + Length > 2048+64) {
  13. return 1; // 页内地址及写入长度不能超出该页范围
  14. }
  15. if (Buffer == (void *)0 ||Length == 0) {
  16. return 2; // 参数错误
  17. }
  18. Page += (Block << 6); //Block转换为页数
  19. NF_CE_ENABLE();
  20. NF_CLEAR_RB();
  21. NF_CMD(NAND_CMD_SEQIN); // 页写周期1
  22. NF_ADDR(0);// column address
  23. NF_ADDR(0); // columu address
  24. NF_ADDR(Page & 0xff); // 3字节页地址
  25. NF_ADDR((Page>>8) & 0xff);
  26. NF_ADDR((Page>>16) & 0xff);
  27. NF_CMD(NAND_CMD_RNDIN); // 页内随机写命令
  28. NF_ADDR(Address & 0xff); // 2字节页内地址
  29. NF_ADDR((Address>>8) & 0xf);
  30. for (i=0; i<Length; i++) {
  31. NF_WRITE_BYTE(Buffer[i]); // 写入Length长数据
  32. }
  33. NF_CMD(NAND_CMD_PAGEPROG); // 页写周期2
  34. NF_WAIT_READY(); // 等待写完
  35. NF_CMD(NAND_CMD_STATUS); // 读取写结果状态
  36. do {
  37. State = NF_READ_BYTE();
  38. } while(!(State & (1<<6))); // 等待状态变成Ready
  39. NF_CE_DISABLE();
  40. if (State & (1<<0)) {
  41. return 3; // ramdom write error
  42. }
  43. return 0;
  44. }

1.9 坏块标记

如果检查出坏块,需要对相应的块在约定位置进行坏块标记,以免再对这个坏块进行读写。其代码实现如下:

  1. unsigned charNand_MarkBadBlock(unsigned int Block)
  2. {
  3. // 每个block第一页spare区第6字节标记非0xff坏块
  4. unsigned charData = 0x55;
  5. return Nand_RamdomWrite(Block, 0, 2054, 1,&Data);
  6. }

1.10 块区擦除

数据写入块区前,对应的块应已擦除好,擦除失败,则认为是坏块,并标注。其代码实现如下:

  1. unsigned charNand_EraseBlock(unsigned int Block)
  2. {
  3. unsigned char State;
  4. NF_CE_ENABLE();
  5. NF_CLEAR_RB();
  6. NF_CMD(NAND_CMD_ERASE1); // erase blockcommand cycle 1
  7. // write 3 cycle block address[A28:A18]
  8. NF_ADDR((Block<<6) & 0xff); //[A19:A18]
  9. NF_ADDR((Block>>2) & 0xff); //[A27:A20]
  10. NF_ADDR((Block>>10) & 0xff); //A28
  11. NF_CMD(NAND_CMD_ERASE2); // erase blockcommand cycle 2
  12. NF_WAIT_READY();
  13. NF_CMD(NAND_CMD_STATUS);
  14. do {
  15. State = NF_READ_BYTE();
  16. } while(!(State & (1<<6))); // 等待状态变成Ready
  17. NF_CE_DISABLE();
  18. // 是否擦写成功,第0位为0则pass,不然fail
  19. if (State & (1<<0)) {
  20. if (Nand_MarkBadBlock(Block)) {
  21. return3; // 擦除不成功并且坏块标记不成功
  22. } else {
  23. return 4; // 擦除不成功坏块标记成功
  24. }
  25. }
  26. return 0; // 成功擦除
  27. }

1.11 接口函数写

对于实际的应用,往往需要对Nand进行一定长度代码或数据的写入或读取,并且判断出坏块,则应跳过读写。因此,Nand模块还应实现任意长度代码、数据的写入或读取接口函数功能,接口函数写实现如下:

  1. // Address为Nand字节偏移地址(从Nand芯片最前面开始索引)
  2. // Buffer为数据缓存区(作为从Buffer指向的地址开始拷贝的源地址)
  3. // Length为写长度(从Buffer指向的地址开始连续读取的字节个数)
  4. unsigned charNand_WriteSkipBad(unsigned int Address,
  5. unsigned char *Buffer, unsigned intLength)
  6. {
  7. unsigned int BlockIndex, PageIndex;
  8. unsigned int WriteBytes;
  9. unsigned char i;
  10. unsigned char State;
  11. if (Length == 0 || Buffer == (void *)0) {
  12. return 1; // 参数错误
  13. }
  14. if ((Address & 0xfff) != 0) {
  15. return 2; // nand地址非页对齐,读最小单位为1页
  16. }
  17. State = 0;
  18. WriteBytes = 0; // 己写字节数
  19. PageIndex = (Address >> 11) &0x3f; // 块中的页偏移位置
  20. BlockIndex = Address >> 17; // 块写位置
  21. while (1) {
  22. if (Nand_EraseBlock(BlockIndex)) {
  23. BlockIndex++; // 坏块,跳过到下一块
  24. continue;
  25. }
  26. for (i=PageIndex; i<64; i++) {
  27. if (Nand_WritePage(BlockIndex, i,Buffer)) {// 写一页
  28. if (State == 1) {
  29. State=2; // write errortwice
  30. // 再次写错误,认为是坏块,取消这块写的数据
  31. WriteBytes-= 2048 * (i-PageIndex);
  32. // 调整内存位置到写这块之前
  33. Buffer -= 2048 *(i-PageIndex);
  34. break;
  35. } else {
  36. State = 1;
  37. i -= 1; // 写出错,尝试再次写该页
  38. continue;
  39. }
  40. }
  41. WriteBytes += 2048; // 写取了一页数据
  42. if (WriteBytes >= Length) {
  43. break; // 数据写入完退出
  44. }
  45. State = 0;
  46. Buffer += 2048; // 下一页内存存储位置
  47. }
  48. if (State == 2) { // 两次写均出错,跳过到下一块
  49. BlockIndex++;
  50. State = 0;
  51. continue;
  52. }
  53. if (WriteBytes >= Length) {
  54. break; // 写完退出循环
  55. }
  56. PageIndex = 0; // 下一块从第一页开始写
  57. BlockIndex++; // 再写下一个块
  58. }
  59. return 0;
  60. }

1.12 接口函数读

接口函数读实现如下:

  1. // Address为Nand字节偏移地址(从Nand芯片最前面开始索引)
  2. // Buffer为数据缓存区(作为从Nand拷贝数据到的目标地址)
  3. // Length为读取长度(从Nand的Address开始连续读取的字节个数)
  4. unsigned charNand_ReadSkipBad(unsigned int Address,
  5. unsigned char *Buffer, unsigned intLength)
  6. {
  7. unsigned int BlockIndex, PageIndex;
  8. unsigned int ReadBytes;
  9. unsigned char i;
  10. unsigned char State;
  11. if (Length == 0 || Buffer == (void *)0) {
  12. return 1; // 参数错误
  13. }
  14. if ((Address & 0xfff) != 0) {
  15. return 2; // nand地址非页对齐,读最小单位为1页
  16. }
  17. State = 0;
  18. ReadBytes = 0; // 已读字节数
  19. PageIndex = (Address >> 11) &0x3f; // 块中的页偏移位置
  20. BlockIndex = Address >> 17; // 块读位置
  21. while (1) {
  22. if (Nand_IsBadBlock(BlockIndex)) {
  23. BlockIndex++; // 坏块,跳过读取下一块
  24. continue;
  25. }
  26. for (i=PageIndex; i<64; i++) { // 读取一个block
  27. if (Nand_ReadPage(BlockIndex, i,Buffer)) {
  28. if (State == 1) {
  29. State=2; // read error twice
  30. // 再次读错误,认为是坏块,取消这块读的数据
  31. ReadBytes -=2048 * (i-PageIndex);
  32. // 调整内存位置到读取这块之前
  33. Buffer -= 2048* (i-PageIndex);
  34. break;
  35. } else {
  36. State = 1;
  37. i -= 1; // 读出错,尝试再次读该页
  38. continue;
  39. }
  40. }
  41. ReadBytes += 2048; // 读取了一页数据
  42. if (ReadBytes >=Length) {
  43. break; // 读取数据足够则退出
  44. }
  45. State = 0;
  46. Buffer += 2048; // 下一页内存存储位置
  47. }
  48. if (State == 2) { // 两次读取均出错,跳过到下一块
  49. BlockIndex++;
  50. State = 0;
  51. continue;
  52. }
  53. if (ReadBytes >= Length){
  54. break; // 读完退出循环
  55. }
  56. PageIndex = 0; // 下一块从第一页开始读
  57. BlockIndex++; // 读下一个块
  58. }
  59. return 0;
  60. }

2. Nand启动

写好了Nand驱动,即可调用Nand驱动接口函数实现代码从Nand读取到RAM,或把代码从RAM固化进Nand。Nand启动从Nand搬移代码到RAM,我们首先要确定代码运行的RAM基址,以及拷贝的代码大小,最后调用Nand_ReadSkipBad从Nand 0x0地址偏移处读取即可。对于代码需固化到Nand,我们传入链接器给出的代码基址和代码大小参数,最后调用Nand_WriteSkipBad从Nand 0x0地址偏移处写入即可,我们给出Nand代码烧录调用函数如下:

  1. // 从运行代码的RAM位置,指定一定长度的代码烧写进Nand 0x0偏移处
  2. unsigned char WriteCodeToNand()
  3. {
  4. // 在板级代码LowLevelInit.s中引出了链接器生成的代码大小,代码运行地址信息:
  5. // __CodeAddr__为代码拷贝到的RAM位置,链接文件中设定
  6. // __CodeSize__为二进制代码编译生成的大小,链接器最终链接后给出
  7. externunsigned int __CodeAddr__;
  8. extern unsigned int __CodeSize__;
  9. unsigned char State;
  10. Nand_Init(); // Nand时序初始化
  11. //将__CodeAddr__位置开始,长度为__CodeSize__一块代码写入到Nand第0块第0页位置处.
  12. State = Nand_WriteSkipBad(0, (unsigned char *)__CodeAddr__,__CodeSize__);
  13. return State;
  14. }

在启动代码中,我们需要识别出Nand启动,并调用Nand_ReadSkipBad接口函数即可把代码从Nand读取到代码,然后拷贝到到运行内存位置。在LowLevelInit.s板级文件中,我们修改CopyCodeToRAM,判别是Nand启动还是IROM SD/MMC启动,并调用相应的设备代码拷贝函数即可我们可以借用NFCONF(0x4E000000)寄存器的最高位判断是否为1来确定是否从Nand启动?如果为1则从Nand启动,如果为0则认为是IROM SD/MMC启动。 CopyCodeToRAM函数加入Nand启动后的代码如下:

  1. ; SD/MMCDevice Boot Block Assignment
  2. eFuseBlockSize EQU 1
  3. SdReservedBlockSize EQU 1
  4. BL1BlockSize EQU 16
  5. SdBL1BlockStart EQU SdReservedBlockSize+ \
  6. eFuseBlockSize + BL1BlockSize
  7. globalBlockSizeHide EQU 0x40003FFC
  8. CopyMovitoMem EQU 0x40004008
  9. ; Nandcontroller base address Nand控制器基地址
  10. NFCONF EQU 0x4E000000
  11. EXPORT __CodeSize__
  12. EXPORT __CodeAddr__
  13. ; 引出代码搬移函数,以供启动代码调用
  14. EXPORT CopyCodeToRAM
  15. ; 引入Nand启动的初始化函数及Nand读函数
  16. IMPORT Nand_Init
  17. IMPORT Nand_ReadSkipBad
  18. ; 引入链接器产生符号,以确定代码运行位置,编译生成的大小
  19. IMPORT ||ImageERROM0Base||
  20. IMPORT ||LoadERROM0Length||
  21. IMPORT ||LoadERROM1Length||
  22. IMPORT ||LoadRWRAMRW$$Length||
  23. ; 链接器产生代码链接运行位置
  24. __CodeAddr__ DCD ||ImageERROM0Base||
  25. ; 链接器各个段需保存的代码以及需初始代的变量大小
  26. __CodeSize__ DCD ||LoadERROM0Length||+ \
  27. ||LoadERROM1Length|| + \
  28. ||LoadRWRAMRW$$Length||
  29. ;功能:实现从SDNand拷贝代码到DDR2指定位置(__CodeAddr__用来指定对应的内存位置)处.
  30. CopyCodeToRAM
  31. ;压栈
  32. STMFD SP!,{LR} ; 保存返回地址
  33. ; 判断NFCONF的最高位为1,说明启动设备为Nand
  34. LDR R0, =NFCONF
  35. LDR R1,[R0]
  36. AND R1,R1, #0x80000000
  37. //如果bit[31]不为1,则跳转到MMC_SD_Boot位置,否则继续往下运行:
  38. CMP R1,#0x80000000
  39. BNE MMC_SD_Boot
  40. ;执行到这说明是从Nand启动:
  41. Nand_Boot
  42. ;先初始化Nand芯片
  43. BL Nand_Init ; Nand初始化
  44. ;
  45. ;调用 Nand_ReadSkipBad(R0,R1,R2) 时传递的3个参数R0,R1,R2
  46. MOV R0,#0 ;R0=0 Nand的开始位置
  47. LDR R1,__CodeAddr__ ;R1=DDR2内存目标地址,用来放置从Nand拷贝过来的代码的位置
  48. LDR R2,__CodeSize__ ;要拷贝的代码大小
  49. BL Nand_ReadSkipBad ;调用Nand读函数
  50. MOVS R0, R0 ;返回值确定调用Nand_ReadSkipBad()函数是否成功.
  51. Nand_Boot_Loop
  52. BNE Nand_Boot_Loop ;返回非0说明拷贝失败,那么就一直死循环在Nand_Boot_Loop处.
  53. ;执行到这里就说明上面读取成功,可以继续执行AfterCopy标号位置,用来返回当前CopyCodeToRAM()子程序
  54. B AfterCopy
  55. ;SD启动子程序:
  56. MMC_SD_Boot
  57. ; 不需要卡初始化
  58. LDR R3,=0
  59. ; 拷贝sd卡代码到链接执行域内存代码处
  60. LDR R2, __CodeAddr__
  61. ;
  62. ; 计算代码的大小,以block计,不足512字节的算1block
  63. ; 代码的大小包括Code RO-data RW-data(代码需保存需初始化的RW的初始值)
  64. ; 代码保存在ROM中,应从加载域得到ROM的大小,而不是执行域,编译器可能压缩
  65. ; 代码段保存在加载域的ROM
  66. LDR R0, __CodeSize__
  67. LDR R1,=0x1ff
  68. TST R0,R1 ; 是否不足一个block(512Bytes)
  69. BEQ %F0; 代码恰好block对齐,不用加多一个block
  70. ADD R0,R0, #512
  71. 0 LSR R1,R0, #9 ; 得到代码的block大小
  72. ; 计算代码在SD/MMC卡中的block起启地址
  73. LDR R4,=SdBL1BlockStart
  74. LDR R0,=globalBlockSizeHide
  75. LDR R0,[R0] ; SD/MMC的总block
  76. SUB R0,R4 ; 减去保留块及BL1大小
  77. CMP R1,#16 ; 代码不足8k,直接BL1处拷贝
  78. BLS ParameterOK; 代码少于16block跳转
  79. SUB R0,R1 ; 再减去代码的大小,代码的block位置
  80. ;
  81. ; 调用IROM Movi拷贝函数,仅适用于IROM启动,卡访问时钟25M
  82. ParameterOK
  83. LDR R4,=CopyMovitoMem
  84. LDR R4,[R4]
  85. BLX R4
  86. MOVS R0,R0 ; 返回值确定函数成功还是失败
  87. MMC_SD_Boot_Loop
  88. BEQ MMC_SD_Boot_Loop; 返回0说明拷贝失败
  89. ;
  90. ;从当前子程序返回
  91. AfterCopy
  92. LDMFD SP!, {PC} ; 函数返回

对于S3C2416来说,不借助昂贵的烧写工具,只有SD卡能直接烧写进代码,对于需要把代码固化进Nand,需先设置代码从SD卡启动,然后再通过某一触发条件(如某一按键输入作为下载键)调用WriteCodeToNand函数把代码烧写进Nand,以后设置从Nand启动即可。

3. 附录

至此,启动代码已支持Nand启动以及sd卡启动,c代码运行环境RAM资源可达64MB。 LowLevelInit.s,板级初始化代码实现,包括DDR2初始化函数实现,代码拷贝函数实现,实现Nand启动以及sd卡启动。 Nand.h / Nand.c,Nand模块接口头文件以及Nand驱动功能实现。 源码下载: http://pan.baidu.com/s/1mgqfJWO