摘要：跟着嵌入式体系产品的开展，对存储设备的要求也日益增强。文章以东芝的NAND E2PROM器材TC58DVG02A1F00为例，论述了NAND Flash的根本结构和运用办法，对比了NAND和NOR Flash的异同，介绍了容量NAND Flash在嵌入式体系中的运用办法，以及如安在Linux操作体系中参加对NAND Flash的支撑。
关键词：嵌入式 NAND Flash Linux 内核 TC58DVG02A1F00
1 NAND和NOR flash
现在商场上的flash从结构上大体能够分为AND、NAND、NOR和DiNOR等几种。其间NOR和DiNOR的特色为相对电压低、随机读取快、功耗低、稳定性高，而NAND和AND的特色为容量大、回写速度快、芯片面积小。现在，NOR和NAND FLASH的运用最为广泛，在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards、MMC存储卡以及USB闪盘存储器商场都占用较大的比例。
NOR的特色是可在芯片内履行（XIP，eXecute In Place），这样应该程序能够直接在flash内存内运转，不用再把代码读到体系RAM中。NOR的传输功率很高，但写入和探险速度较低。而NAND结构能供给极高的单元密度，而且写入和擦除的速度也很快，是高数据存储密度的最佳挑选。这两种结构性能上的异同步如下：
*NOR的读速度比NAND稍快一些。
*NAND的写入速度比NOR快许多。
*NAND的擦除速度远比NOR快。
*NAND的擦除单元更小，相应的擦除电路也愈加简略。
*NAND闪存中每个块的最大擦写次数量否万次，而NOR的擦写次数是十万次。
此外，NAND的实践运用办法要比NOR杂乱得多。NOR能够直接运用，并在上面直接运转代码。而NAND需求I/O接口，因而运用时需求驱动程序。不过当今盛行的操作体系对NAND Flash都有支撑，如风河（具有VxWorks体系）、微软（具有WinCE体系）等公司都采用了TrueFFS驱动，此外，Linux内核也供给了对NAND Flash的支撑。
2 大容量存储器TC58DCG02A1FT00
2．1 引脚摆放和功用
TC58DVG02A 1FT00是Toshiba公司出产的1Gbit(128M8Bit)CMOS NAND E2PROM，它的作业电压为3.3V，内部存储结构为528 bytes32pages8192blocks。而巨细为528字节，块巨细为（16k+512）字节。其管脚摆放如图1所示。各首要引脚如下：
I/O1~I/O8：8个I/O口；
CE：片选信号，低电平有用；
WE：写使能信号，低电平有用；
RE：读使能信号，低电平有用；
CLE：指令使能信号；
ALE：地址使能信号；
WP：写保护信号，低电平有用；
RY/BY：高电平时为READY信号，低电平时为BUSY信号。
2．2 与ARM处理器的衔接
当时嵌入式范畴的干流处理器当属ARM。图2是以ARM7处理器为例给出的NAND Flash与ARM处理器的一般衔接办法。如前所述，与NOR Flash不同，NAND Flash需求驱动程序才干正常作业。
图中PB4，PB5，PB6是ARM处理器的GPIO口，可用来操控NAND Flash的片选信号。CS1是处理器的片选信号，低电平有用。IORD、IOWR分别是处理器的读、写信号，低电平有用。写保护信号在本电路中没有衔接。
2．3 详细操作
地址输入，指令输入以及数据的输入输出，都是经过NAND Flash的CLE、ALE、CE、WE、RE引脚操控的。详细办法如表1所列。
表1 逻辑表
| CLE | ALE | CE | WE | RE | |
| 指令输入 | 1 | 0 | 0 | 时钟上升沿 | 1 |
| 数据输入 | 0 | 0 | 0 | 时钟上升沿 | 1 |
| 地址输入 | 0 | 1 | 0 | 时钟上升沿 | 1 |
| 串行数据输出 | 0 | 0 | 0 | 1 | 时钟下降沿 |
| 待机状况 | X | X | 1 | X | X |
NAND Flash芯片的各种作业形式，如读、复位、编程等，都是经过指令字来进行 操控的。部分指令如表2所列。
表2 指令表
| 榜首周期（Hex） | 第二周期（Hex） | |
| 串行数据输入 | 80 | 无 |
| 读形式1 | 00 | 无 |
| 读形式2 | 01 | 无 |
| 读形式3 | 50 | 无 |
| 复位 | FF | 无 |
| 主动编程（真） | 10 | 无 |
| 主动编程（假） | 11 | 无 |
| 主动块删去 | 60 | D0 |
| 状况读取1 | 70 | 无 |
| 状况读取2 | 71 | 无 |
| ID读取1 | 90 | 无 |
| ID读取2 | 91 | 无 |
串行数据输入的指令80标明向芯片的IO8、IO7、IO6、IO5、IO4、IO3、IO2、IO1口发送0x80，此刻除IO8为1外，其他IO口均为低电平。
2．4 时序剖析及驱动程序
下面以表2中的读形式1为例剖析该芯片的作业时序。由图3可知，CLE信号有用时经过IO口向指令寄存器发送指令00H。此刻NAND Flash处于写状况，因而WE有铲，RE无效。发送指令后，接着发送要读的地址，该操作将占用WE的1、2、3、4个周期。留意，此刻发送的是地址信息，因而CLE为低，而ALE为高电平。当信息发送完毕后，不能马上读取数据，由于芯片此刻处于BUSY（忙）状况，需求等候2~20ms。之后，才干开端真实的数据读取。此刻WE为高电平而处于无效状况，一起CE片选信号也一直为低以标明选中该芯片。
这段时序的伪代码如下：
Read_func(cmd,addr)
{
RE=1;
ALE=0;
CLE=1;
WE=0;
CE=0;
Send_cmd(cmd);//发送指令，由参数决议，这儿为00
WE=1； //上升沿取走指令
CE=1；
CLE=0； //发送指令完毕
ALE=1； //开端发送地址
For(i=0;i4;i++)
{
WE=0;
CE=0;
Send_add(addr);//发送地址
WE=1； /上升沿取走地址
CE=1；
}
//一切数据发送完毕，等候读取数据
CE=0；
WE=1；
ALE=0；
Delay(2ms);
While(BUSY)
Wait;//假如还忙则持续等候
Read_data(buf);//开端读取数据
}
3 Linux体系对NAND Flash的支撑
Linux操作体系尽管现已支撑NAND Flash，但要运用NAND Flash设备，还必须先对内核进行设置办法如下：
（1）在/usr/src/(内核路径名)目录中输入make menuconfig指令，再翻开主菜单，进入Memory Technology Devices(MTD)选项，选中MTD支撑。
（2）进入NAND Flash Device Drivers选项，NAND设备进行装备。不过此刻对NAND的支撑仅限于Linux内核自带的驱劝程序，没有包括本文介绍的Toshiba芯片，为此需求对Linux内核进行修正，办法如下：
（1）修正内核代码的drivers.in文件，增加下面一行：
dep-tristate ‘Toshiba NAND Device Support’CONFIG-MTD-TOSHIBA $CONFIG-MTD
其间CONFIG-MTD-TOSHIBA是该设备的称号，将在Makefile文件中用到。
$CONFIG-MTD的意思是只要选有$CONFIG-MTD时，该菜单才会呈现，即依赖于$CONFIG-MTD选项。宋，Toshiba的NAND设备将被参加Linux体系内核菜单中。
（2）修正相应的Makefile文件，以便编译内核时能参加该设备的驱动程序。
obj-$(CONFIG-MTD-TOSHIBA)+=toshiba.o
此行句子的意思是假如挑选了该设备，编译内核时参加toshiba.o（假定驱动程序是toshiba.o），反之不编译进内核。
