劉桂英

(湛江師范學(xué)院信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，廣東湛江 524048)

NAND Flash具有容量大、改寫速度快、價格低廉等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛應(yīng)用，而且NAND Flash更新?lián)Q代速度快。面對市面上不斷推出的各種新款NAND Flash，如何從一個未知參數(shù)的NAND Flash芯片中獲得相應(yīng)的參數(shù)，以便一般實(shí)驗(yàn)室和愛好者研究和使用。本文介紹了一種通用的識別NAND Flash未知參數(shù)方法。

1 NAND Flash的參數(shù)識別流程

對于 NAND Flash中，基本參數(shù)為 Page大小，Spare區(qū)大小，Block數(shù)目，每個 Block中 Page的數(shù)量［1］。

確定Page大小和Spare區(qū)大小。NAND Flash的參數(shù)識別可以分為6個步驟:

(1)調(diào)節(jié)NAND Flash控制器Timing，將速度調(diào)慢，使得所有NAND Flash的Timing都能滿足。

(2)識別NAND Flash的數(shù)據(jù)位寬。

(3)識別Page大小和Spare區(qū)大小。

(4)識別每個Block中包含多少個Page。

(5)識別NAND Flash包含的Block總數(shù)。

(6)不斷調(diào)整速度測試，查找該NAND Flash比較穩(wěn)定的高速頻率。

1.1 設(shè)置慢速Timing

每個NAND Flash都有其最小Timing間隔，如圖 1所示［2］。

圖1 NAND Flash的最小Timing間隔示意圖

NAND Flash一般只限定最小時間，沒有限定最大時間，所以當(dāng)各部分Timing設(shè)置為一個較大值時，比如100 kbit·s－1的速率，基本能滿足所有 NAND Flash的要求，即一個通用的頻率。

當(dāng)然這個速度相對于NAND Flash所能承受的最大速度而言較慢，只是為下一步探索所有NAND Flash的通用參數(shù)作準(zhǔn)備，這里不要求效率，只要滿足兼容所有NAND Flash即可。

1.2 識別NAND Flash數(shù)據(jù)位寬

目前 NAND Flash數(shù)據(jù)位寬有:8 bit和16 bit兩種。

這兩個數(shù)據(jù)位寬的NAND Flash，都符合ONFI標(biāo)準(zhǔn)，惟一不用的是數(shù)據(jù)寬度，一個數(shù)據(jù)Clock分別接收或發(fā)送8 bit和16 bit，對于速度要求較高的應(yīng)用可以選用 16 bit［3－6］。

圖2 識別流程圖

1.3 識別Page大小和Spare區(qū)大小

隨著NAND Flash容量不斷增大，NAND Flash的page大小規(guī)格也不斷變化。上一代產(chǎn)品page大小為512 Byte?，F(xiàn)在市場主流NAND Flash的page大小為2048 Byte，4096 Byte，市場最新的產(chǎn)品已出現(xiàn)page大小為8192 Byte。最后可以看到NAND Flash page大小規(guī)格有:512 Byte，2048 Byte，4096 Byte，8192 Byte，…。從NAND Flash發(fā)展規(guī)律可以看出，由2048以后都是倍數(shù)地增長，可以利用這個規(guī)律，不斷地進(jìn)行讀寫對比測試，獲得最終結(jié)果，所以識別page大小的方法如圖3所示。

相比之前，Spare區(qū)的大小規(guī)律性不強(qiáng)，收集到目前市場上NAND Flash的Spare區(qū)規(guī)格有16 Byte，64 Byte，128 Byte，218 Byte，224 Byte，…。雖然單從這些數(shù)字來看沒有規(guī)律，實(shí)際上是有規(guī)則的。發(fā)現(xiàn)這樣的搭配，當(dāng)Page大小為512 Byte的NAND Flash，它的Spare區(qū)必定為16 Byte，Page大小為2048 Byte的芯片，Spare區(qū)的大小為64 Byte，但當(dāng)Page大小為4 kB或者8 kB時，規(guī)律則不明顯，不同廠家不同型號Spare區(qū)大小都可能不同，最后得出如圖4所示的Spare區(qū)大小判斷方法。

圖3 識別Page大小的方法

圖4 Spare區(qū)大小判斷方法

1.4 識別每個Block里包含Page的數(shù)量

NAND Flash是以Block為擦除單位，即擦除即擦除了一個Block中所示Page的信息。這也是Linux mtd，Wince和各種NAND Flash驅(qū)動的必須參數(shù)之一。這個參數(shù)比較有規(guī)律，一般為 32，64，128，256，512，…。采用讀寫對比方法最終確定大小，方法流程如圖5所示。

1.5 識別整個NAND Block總數(shù)

這個參數(shù)決定了NAND Flash的容量大小，判斷NAND Flash Block總數(shù)中，有一個技巧就是當(dāng)讀寫時Block號大于NAND Flash本身的Block個數(shù)時，它會忽略超出的高位部分，只取偏移。所以可以利用這個特性，不斷累加Block，直到溢出為止，詳細(xì)的流程如圖6中所示。

圖5 方法流程圖

圖6 識別整個NAND Block總數(shù)流程圖

1.6 速度測試

速度測試常用方法是從大到小不斷遞增地配置速度，然后讀寫對比，這樣即可獲得最大速度。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

分別抽取了9個NAND Flash測試，表1為實(shí)驗(yàn)的識別結(jié)果。

表1 實(shí)驗(yàn)的識別結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確率為100%，這個通用的識別方法不僅識別信息全，而且準(zhǔn)確。

3 結(jié)束語

介紹了一個通用的NAND Flash參數(shù)識別方法，通過這種方法，可以獲取有用的NAND Flash信息，進(jìn)而可以在沒有芯片資料的條件下不受約束，順利地操作各種NAND Flash。

［1］ The Open NAND Flash Interface Warking Group.Open NAND flash interface specification v2.0［S］.USA:The Open NAND Flash Interface Warking Group，2006.

［2］ Intel Conpration.Intel MD332B NAND Flash Memory Specification［M］.Norway:Intel Conpration，2009.

［3］ KirK Zurell.嵌入式系統(tǒng)的C程序設(shè)計(jì)［M］.艾克武，張劍波，艾克文，譯.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

［4］ 蔡浩.一種NAND Flash自啟動的新方法［J］.現(xiàn)代電子技術(shù)，2007(8):184－151.

［5］ 劉思平，陳利學(xué).基于 FPGA的 NAND Flash控制器［J］.現(xiàn)代電子技術(shù)，2007(9):141－142.

［6］ 夏濤.基于ARM9內(nèi)核Processor對外部NAND Flash的控制實(shí)現(xiàn)［J］.現(xiàn)代電子技術(shù)，2007(11):193－195.