RT thread 之 Nand flash 读写过程分析

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前言：什么是Nand Flash？

NAND Flash 是一种常见的闪存存储器类型，广泛应用于各种电子设备中，如手机、平板电脑、嵌入式系统等。它是一种非易失性存储器，可以持久地保存数据即使在断电情况下。

NAND Flash 与传统的 NOR Flash 相比具有较高的存储密度和较低的成本，但其随机访问速度较慢。它使用了一种称为 NAND 门的逻辑结构，使得数据存储和读取操作更加高效。

NAND Flash 存储器被组织为多个块（Block），每个块又由多个页（Page）组成。每个页通常包含一个数据区域和一个擦除区域，数据区域用于存储实际的用户数据，擦除区域用于擦除整个块。

NAND Flash 的基本操作包括读取、写入和擦除。读取操作通过指定页地址和偏移量来获取存储在特定位置的数据。写入操作将数据写入指定的页地址和偏移量。擦除操作会将整个块的数据擦除，使其变为可写状态。

在嵌入式系统中，使用 NAND Flash 存储器通常需要通过驱动程序与操作系统进行交互。驱动程序负责管理 NAND Flash 的读取、写入和擦除操作，并提供文件系统层面的接口供应用程序使用。

总的来说，NAND Flash 是一种常见的闪存存储器，具有高存储密度和低成本的优势。它在各种电子设备中广泛应用，并通过驱动程序与操作系统进行交互，提供数据存储和读取功能。

1、Nand Flash 读取步骤

NAND Flash 的读取步骤通常包括以下几个关键步骤：

1. 选择芯片（Chip Select）：如果系统中同时连接了多个 NAND Flash 芯片，首先需要选择要读取的芯片。这通常通过将芯片的片选引脚（CE）置为逻辑低电平来实现。

2. 发送读取命令：向 NAND Flash 发送读取命令，以指示要读取的页地址和偏移量。读取命令通常是通过将命令字节序列发送到 NAND Flash 的命令/地址总线上实现的。

3. 等待就绪状态：发送读取命令后，需要等待 NAND Flash 进入就绪状态，表示它已准备好进行读取操作。可以通过检查状态寄存器或等待足够的时间来实现等待。

4. 读取数据：一旦 NAND Flash 进入就绪状态，就可以开始读取数据。读取的数据通常通过数据总线传输，并存储到指定的缓冲区中。

5. 解码和处理数据：读取的数据可能需要进行解码和处理，以还原原始的用户数据。这通常涉及到 ECC（错误检测和纠正）算法，用于检测和纠正可能存在的位错误。

6. 取消芯片选择：读取操作完成后，需要取消对芯片的选择，以释放总线资源。通常通过将芯片的片选引脚（CE）置为逻辑高电平来实现。

需要注意的是，具体的 NAND Flash 读取步骤可能会因芯片厂商和控制器的不同而有所差异。因此，在实际应用中，需要参考 NAND Flash 芯片的规格手册和相关的驱动程序文档，以了解具体的读取流程和命令序列。

1. 从主存中读到Cache
2. 从Cache读取数据
   

2、从主存读到Cache

2.1 在标准spi接口下读取过程

发送Page Read to Cache command（13H）
发送page地址 24位
检查寄存器位OIP，读取flash状态，等待主存读cache操作完成
读取hwecc位，判断是否超过ecc纠错的最大限度

rt_err_t spinand_read_dataload(struct rt_spi_device *spi,  uint8_t u8Addr2, uint8_t u8Addr1, uint8_t u8Addr0)
{rt_err_t result = RT_EOK;uint8_t au8Cmd[4] = {CMD_PAGE_READ_TO_CACHE, u8Addr2, u8Addr1, u8Addr0};uint8_t u8SR;if ((result = rt_spi_send(spi, &au8Cmd[0], sizeof(au8Cmd))) == 0)goto exit_spinand_read_dataload;if (spinand_isbusy(spi)){result = -RT_EIO;goto exit_spinand_read_dataload;}u8SR = spinand_hwecc_status_get(spi);if ((u8SR != 0x00) && (u8SR != 0x01)){result = -RT_MTD_EECC;LOG_E("Error ECC status error[0x%x].", u8SR);}exit_spinand_read_dataload:return result > 0 ? RT_EOK : -RT_ERROR;
}

2.2 测试时序（SPI频率30MHz）

1. 发送读取指令和地址：
2. 检查寄存器位OIP，读取flash状态，等待主存读cache操作完成
   
3. OIP位至0，主存读cache操作完成
   
4. 整个过程消耗时间
   

3.从Cache读取数据

3.1在标准spi接口读取过程

发送Read From Cache command（03H）
发送page地址 24位
发送数据

	rt_err_t spinand_normal_read(struct rt_spi_device *spi, uint8_t u8AddrH, uint8_t u8AddrL, uint8_t *pu8Buff, uint32_t u32Count){uint8_t au8Cmd[4] = {CMD_READ_FROM_CACHE, u8AddrH, u8AddrL, DUMMY_BYTE};return rt_spi_send_then_recv(spi, &au8Cmd[0], sizeof(au8Cmd), pu8Buff, u32Count);
}

测试时序

发送读取指令和地址：