2021年08月13日 | 1.6.1_NOR_FLASH原理和硬件操作

录制的视频使用的是MX29LV800BBTC型号NOR FLASH芯片，S3C2440开发板上的是MX29LV16，但实际上它们的操作方法是一样的。

NOR FLASH可以像内存一样读，但是不可以像内存一样写，需要做一些特殊的操作来写。

NOR FLASH与NAND FLASH的比较就不列了，大致就是NOR FLASH的价格比较贵，容量比较小，但是稳定，NAND FLASH虽然便宜容量也大，但是没那么稳定，有位反转和坏块的风险，通常用来存储一些不那么重用或者对准确度要求不那么高的数据，比如视频监控数据。

由于NOR FLASH可以像内存一样读，所以NOR FLASH有一个特点，就是可以excute in place（XIP），就是直接在NOR FLASH上运行程序。

使用UBOOT体验NOR FLASH的操作（开发板设为NOR启动，进入UBOOT）

使用OPEN JTAG烧写UBOOT到NOR FLASH

1.读数据

md.b 0

读出载入的uboot数据，可以看出，NOR FLASH可以像内存一样直接读取。

2.读ID

NOR手册上说：

往地址555H写AAH

往地址2AAH写55H

往地址555H写90H

读0地址得到厂家ID

读1地址得到设备ID

其中，前两条叫做解锁，第三条称为命令。

下面是开发板上NOR FLASH的电路图，可以看出NOR FLASH的A0到A2，接到了MCU的A1到A3，所以要给NOR FLASH发送555H，则CPU实际要发的是(555<<1)，也就是555H乘2，得AAAH。

所以，实际操作应该如下：

往地址AAAH写AAH

往地址554H写55H

往地址AAAH写90H

在uboot上的操作如下：

mw.w aaa aa

mw.w 554 55

mw.w aaa 90

md.w 0 1(1表示读一次)

md.w 2 1

操作后得到厂商ID为C2H,设备ID为2249H，表示芯片型号为MX29LV160DB。

这时候，我们再尝试读0地址内容，发送md.b 0，读到的是c2，这应该是厂商ID的C2，可以看到，这时候读出来的数据已经不是最开始的NOR FLASH的0地址的内容了。

这是因为，现在我们进入的是读ID的状态，我们需要退出来，根据芯片手册，执行reset命令就会把设备还原会正常的模式。

在160DB的手册上没找到RESET命令，于是在800BBTC的手册上找了一下，找到的RESET命令如下，即往任意地址写入F0H。在uboot上的操作则是mw.w 0 f0

发送完RESET指令再读就可以正常读了。

3.NOR FLASH有两种规范，即jedec和cfi（common flash interface），一般老式的FLASH会支持jedec，同时在内核中会更新一个数组，这个数组包含厂家ID设备ID等等信息，老式的NOR FLASH规范就会读这些信息然后和数据里的信息进行比较，如果没有对应信息就需要去更新这个数组，比较麻烦。

新的NOR FLASH则要支持CFI协议，也叫通用FLASH接口。

首先，往55H地址写入98H来进入CFI模式，地址对齐也就是AAH地址写入98H，所以uboot指令为md.w aa 98。

然后，读地址20H得到51H，读22H得到52H，读地址24H得到59H。uboot指令为

md.w 20 1

md.w 22 1

md.w 24 1

操作如下：

在CFI模式下可以读取很多设备信息，比如在地址27H读可以得到容量。

md.w 4E 1

返回0015H=21D表示容量为2的21次方即2MB。

退出CFI则往任意地址写入F0H即可（发送COMMAND命令）。

老的规范：读ID后与内核某个数组比较，这个数组记录有芯片信息；

新的规范：芯片内有信息，通过指令读取即可。

4.写数据

假设我们要在0x100000处写入0x1234，先将0x100000处的数据读出来，然后直接写0x1234，然后再读，看看0x100000处的数据有没有被写为0x1234。

如图所示，先读0x100000处的数据，读到0xFFFF，在写入0x1234，然后再读，还是读到0xFFFF。这是因为NOR FLASH可以像内存一样读，但是不能像内存一样写。

根据芯片手册800BBTC的芯片手册，可以看到，需要发送如下指令：

往地址555H写AAH

往地址2AAH写55H

往地址555H写A0H

然后就可以往要写入的地址PA(Program Address)处写数据PD(Program Data)

其中，第1 ，2条指令叫做解锁，第三条指令叫做命令。

同样，由于地址线对齐的原因，所有的地址要左移一位，也就是要乘2，所以uboot的命令如下：

mw.w aaa aa

mw.w 554 55

mw.w aaa a0

mw.w 100000 1234

操作结果如下图：

还需要注意的一点是，写入一个数据之前必须保证该地址是擦除的，也就是该处数据全为1，否则必须先擦除再写，因为Flash只能从1写0，不能从0写1。

为了验证是不是只能由1写0，我们不擦除直接写入0x5678，然后再读，看看会读到什么：

如上图操作，我们在原来数据为0x1234的地址处写入0x5678，然后读到的是0x1230，结果推算如下，验证了只能由1写0，不能由0写1。

5.再次往0x100000处写入0x5678

4中说到，写入一个数据前必须保证该地址是擦除的，也就是该地址全为1，否则要先擦除再写。那么我们刚刚已经在0x100000处写入0x1234，要再写入0x5678，只需要擦除原来的块就可以了。

根据芯片手册，擦除的指令如下，

也就是说，擦除指令如下：

往地址555H写入AAH

往地址2AAH写入55H

往地址555H写入80H

往地址555H写入AAH

往地址2AAH写入55H

往SA(sector address)写入30

擦除0x100000地址的数据，则PA为0x1000000，对应的uboot指令如下：

mw.w aaa aa

mw.w 554 55

mw.w aaa 80

mw.w aaa aa

mw.w 554 55

mw.w 100000 30

再上图中，

先读了0x100000往后22*2（0x16 == 22D，单位为word）= 44个字节的数据

往0x100004处写入了0x5678

再擦除0x100000地址的数据

再读

这时，我们发现，不仅0x100000的数据被擦除了，0x100004的数据也被擦除了。这是因为，我们发送的擦除指令是以扇区（Sector）为单位进行的，它一次最少也要擦除一个扇区。一个nor falsh里面含有1个或多个region，1个region里面含有1个或多个block，每个reign中的block大小相同，不同region中的block大小不一定相同。