Nand flash 芯片工作原理

Posted 2022-02-23 fanweisheng

Nand flash 芯片型号为 Samsung K9F1208U0B，数据存储容量为 64MB，采用块页式存储管理。8 个 I/O

引脚充当数据、地址、命令的复用端口。

 

芯片内部存储布局及存储操作特点

一片 Nand flash 为一个设备(device), 其数据存储分层为： 1 设备(Device) = 4096 块(Blocks)

1 块(Block) = 32 页/行(Pages/rows)  ;页与行是相同的意思,叫法不一样

1 块(Page) = 528 字节(Bytes) = 数据块大小(512Bytes) + OOB 块大小(16Bytes)

在每一页中，最后 16 个字节（又称 OOB）用于 Nand Flash 命令执行完后设置状态用，剩余 512 个字节又 分为前半部分和后半部分。可以通过 Nand Flash 命令 00h/01h/50h 分别对前半部、后半部、OOB 进行定位通过 Nand Flash 内置的指针指向各自的首地址。

 

存储操作特点：

1. 擦除操作的最小单位是块。

2. Nand Flash 芯片每一位(bit)只能从 1 变为 0，而不能从 0 变为 1，所以在对其进行写入操作之前要一定将相应

块擦除(擦除即是将相应块得位全部变为 1).

3. OOB 部分的第六字节(即 517 字节)标志是否是坏块，如果不是坏块该值为 FF，否则为坏块。

4. 除 OOB 第六字节外，通常至少把 OOB 的前 3 个字节存放 Nand Flash 硬件 ECC 码(关于硬件 ECC 码请参看 Nandflash 控制器一节).

 

重要芯片引脚功能

I/O0­I/O7：复用引脚。可以通过它向 nand flash 芯片输入数据、地址、nand flash 命令以及输出数据和操作

状态信息。

CLE(Command Latch Enable): 命令锁存允许

ALE(Address Lactch Enable): 地址锁存允许

­CE: 芯片选择

­RE: 读允许

­WE: 写允许

­WP: 在写或擦除期间，提供写保护

R/­B: 读/忙输出

 

寻址方式

Samsung K9F1208U0B Nand Flash 片内寻址采用 26 位地址形式。从第 0 位开始分四次通过 I/O0－I/O7 进行

传送，并进行片内寻址。具体含义如下：

0－7 位：字节在上半部、下半部及 OOB 内的偏移地址

8 位：值为 0 代表对一页内前 256 个字节进行寻址

值为 1 代表对一页内后 256 个字节进行寻址 9－13 位：对页进行寻址

 

14－25 位：对块进行寻址 当传送地址时,从位 0 开始

 

 Nand flash 主要内设命令详细介绍

Nand Flash 命令执行是通过将命令字送到 Nand Flash 控制器的命令寄存器来执行。

Nand Flash 的命令是分周期执行的，每条命令都有一个或多个执行周期，每个执行周期都有相映代码表示该周

期将要执行的动作。

主要命令有：Read 1、Read 2、Read ID、Reset、Page Program、Block Erase、Read Status。

详细介绍如下：

1. Read 1：

功能：表示将要读取 Nand flash 存储空间中一个页的前半部分，并且将内置指针定位到前半部分的第一个字节。

命令代码：00h

1. Read 2：

功能：表示将要读取 Nand flash 存储空间中一个页的后半部分，并且将内置指针定位到后半部分的第一个字节。

命令代码：01h

1. Read ID：

功能：读取 Nand flash 芯片的 ID 号 命令代码：90h

1. Reset： 功能：重启芯片。 命令代码：FFh
   1. Page Program：

功能：对页进行编程命令, 用于写操作。

命令代码：首先写入 00h(A 区)/01h(B 区)/05h(C 区), 表示写入那个区; 再写入 80h 开始编程模式(写入模式)，接

下来写入地址和数据; 最后写入 10h 表示编程结束.

1. Block Erase

功能：块擦除命令。

命令代码：首先写入 60h 进入擦写模式，然后输入块地址; 接下来写入 D0h, 表示擦写结束.

1. Read Status 功能：读取内部状态寄存器值命令。 命令代码：70h