陆鹏
摘 要
本文通过分析8位并口NAND Flash的工作时序，设计其在dsPIC30F 6010A单片机下的软件驱动，能够实现对NAND Flash的读写擦除等各种操作。
关键词
NAND Flash;dsPIC30F6010A;并口;驱动
中图分类号： TP316.2 文献标识码： A
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.09.044
0 前言
NAND Flash是嵌入式设计中常见的存储器。8位并口NAND Flash是指數据线宽度为8位，通信接口为并行接口的NAND Flash，在其与微处理器的配合应用中，NAND Fla sh与微处理器一般采用如图1所示的连接方式。微处理器软件驱动的设计是根据NAND Flash的工作时序，通过配置相关寄存器进行相应操作来实现的。本文中NAND Flash使用Micron公司的MT29F2G08系列进行说明，微处理器则使用了Microchip公司的16位高性能单片机dsPIC30F6010A。
1 NAND Flash信号时序
从软件驱动角度来讲，NAND Flash最基本的操作有四种，即命令输入、地址输入、数据输入、数据输出。所有的NAND Flash接口命令都是由这四种操作组合而成，以MT29F2G08的READ PAGE命令为例，它是由两个命令输入操作（0x00，0x30）、五个地址输入操作以及若干数据输出操作组成，READ PAGE命令时序如图2所示。
因此如果在微处理上实现这四种基本操作，就能实现所有的接口命令，即实现了NAND Flash的驱动设计。
为了实现这四种操作，我们需要明确两个内容：一，四种操作中接口信号的电平;二，接口信号及各信号之间的时间要求。这两项内容均在NAND Flash的器件手册上有明确要求。以MT29F2G08为例，在它的的异步接口模式列表中（表1），我们可以得到四种操作的接口信号电平要求。以命令输入（Comm and Input）为例，从表1中可以得到接口信号电平要求为：当CE#为低，CLE为高，ALE为低，WE#的上升沿，WP#为高时，完成命令输入操作。
接口信号及各信号之间的时间要求通过时序定义来得到。命令输入的时序定义如图3所示，接口信号的时间要求在表2中列出。因命令输入发生在WE#上升沿，因此与WE#上升沿相关的几个时间是设计的关键所在：tWP写使能脉冲宽度时间-最小为10ns;tDS数据建立时间-最小7ns，即命令输入后WE#需至少保持使能7ns才可以置高;tDH数据保持时间-最少5ns，即WE#置高后命令需要至少保持5ns;tCLS命令锁存使能建立时间-最少10ns;tCLH命令锁存使能保持时间-最小为5ns，即WE#置高后CLE需至少保持为高5ns。
得到接口信号的电平和时间要求后，就可以在微处理器上编程实现对NAND Flash的各种操作。
2 软件驱动实现
在进行NAND Flash驱动编程之前，我们需要对微处理器dsPIC30F6010A的I/O按照图1所示的连接方式进行配置，分别将CE#、RE#， WE#、R/B#、ALE、CLE、WP#、I/O[7：0]配置到所需的I/O口，其中CE#、RE#、WE#、ALE、CLE、WP#为输出端口，R/B#为输入端口，I/O[7：0]在命令输入、地址输入、数据输入三种操作时为输出端口，在数据输出操作时为输入端口。时间方面，本例中dsPIC30F6010A系统时钟设置为24MHz，因此指令周期FCY为24MHz/4为6MHz，即一条指令所用时间为167ns。
以命令输入操作为例，将其定义为函数FlashWriteCmd（），为函数定义一个参数cmd，根据上一小节所讲，按照命令输入的时序要求，将函数编写如下：
void FlashWriteCmd（unsigned char cmd）
{
TRISDATA &= ～（0x00FF） ; // RE0～RE7输出
ALE=0;
CLE=1;
_nop_（）; _nop_（）; //tCLS
WE=0;
_nop_（）; _nop_（）; _nop_（）; _nop_（）;
_nop_（）; _nop_（）; _nop_（）; _nop_（）;
_nop_（）; _nop_（）; _nop_（）; _nop_（）;//tWP
DATAOUT= （（DATAOUT & 0xFF00） | cmd）;
_nop_（）; _nop_（）; //tDS
WE=1;
_nop_（）; _nop_（）; _nop_（）;// tDH， tCLH
CLE=0;
}
按同样思路完成其他三种基本操作的函数编程，分别定义为：地址输入函数FlashWriteAddr（），数据输入函数Flash Wr itePort（），数据输出函数FlashReadPort（），以这四个函数为基础即可实现所有接口命令函数，下面以接口命令READ PAGE为例说明。
将READ PAGE命令定义为函数FlashReadByte（），为函数定义五个参数，Read_num读取字节数量，ByteAddr字节地址，PageAddr页地址，BlockAddr块地址，以及buf字节存储位置。如图1所示，READ PAGE命令需要首先发送命令0x00，然后发送五个周期的地址，再发送命令0x30，之后等待R/B#（RDY）信号为高后才能进行数据读取，依此函数编程如下：
void FlashReadByte（unsigned int
Read_number，unsigned int ByteAddr，unsigned
char PageAddr，unsigned int BlockAddr，unsigned
char *buf）
{
unsigned int j，
CE=0;
FlashWriteCmd（0x00）; //讀命令周期1
FlashWriteAddr（ByteAddr&0xff）; //写字节低位地址
FlashWriteAddr（（ByteAddr>>8）&0x3f）; //写字节高位地址
FlashWriteAddr（PageAddr）; //写页地址
FlashWriteAddr（（BlockAddr>>1）&0xff）; //写块低位地址
FlashWriteAddr（（BlockAddr>>9）&0x0F）; //写块高位地址
FlashWriteCmd（0x30）; //读命令周期2
delay_us（20）;
NAND_WAITREADY（）;//等待RDY信号置高
for（j=0;j { ClrWdt（）; *buf=FlashReadPort（）; //读取数据 buf++; } CE=1; } 依照类似方法可实现NAND Flash规定的所有接口命令。需要注意的是在实现函数时，要将时间留出余量，以免出现异常错误。 3 结论 本文介绍的驱动程序已经应用在项目中，实际结果显示程序功能正确、稳定可靠。虽然驱动是基于dsPIC30F6010A单片机，但其方法可以用于任意微处理器，此外驱动可适用于任何符合ONFI1.0标准的NAND Flash器件，有良好的通用性。 参考文献 [1]Rino Micheloni，Luca Crippa，Alessia Marelli.Inside NAND Flash Memories. [2]MT29F2G08 NAND Flash Memory Datasheet.Micron Technology，Inc. [3]dsPIC30F6010A/6015 Datasheet.Microchip Technology，Inc.
