前幾天大致分析了u-boot針對smdk2410的源碼，了解了啟動的流程，但是對板上許多硬件的驅動過程還不太清楚。smdk2410源碼中有針對Nor Flash的初始化和讀取，但源碼中沒有對Nand Flash的操作，雖然針對其他型號的板子應該有Nand的源碼，但方便起見，我查閱了vivi的源碼，它支持從Nand Flash啟動，自然有我需要的東西。下面我就自己的分析和總結列出來，中間當然也從google上得到不少前人留下的寶貴資料:）。
我先摘錄一段對Nor和Nand flash區別的幾條總結：
NOR flash位讀寫，因為它具有sram的接口，有足夠的引腳來尋址，可以很容易的存取其內部的每一個字節。
NAND flash使用復雜的I/O口來串行地存取數據。8個引腳用來傳送控制、地址和數據信息（復用）。NAND的讀和寫單位為512Byte的頁，擦寫單位為32頁的塊。
● NOR的讀速度比NAND稍快一些。
● NAND的寫入速度比NOR快很多。
● NAND的4ms擦除速度遠比NOR的5s快。
● 大多數寫入操作需要先進行擦除操作。
● NAND的擦除單元更小，相應的擦除電路更少。
在NOR器件上運行代碼不需要任何的軟件支持，在NAND器件上進行同樣操作時，通常需要驅動程序，也就是內存技術驅動程序(MTD)，NAND和NOR器件在進行寫入和擦除操作時都需要MTD。
再來看看Nand flash自身的特點（部分摘自August0703的文章）：
Nand Flash的數據是以bit的方式保存在memory cell中，一般來說，一個cell 中只能存儲一個bit。這些cell 以8個或者16個為單位，連成bit line，形成所謂的byte(x8)/word(x16)，這就是NAND Device的位寬。
多個line（多個位寬大小的數據）會再組成Page。我使用的Nand flash是三星的K9F1208U0M，從datesheet上得知，此flash每頁528Bytes（512byte的Main Area + 16byte的Spare Area)，每32個page形成一個Block(32*528B)。具體一片flash上有多少個Block視需要所定。我所使用的k9f1208U0M具有4096個block，故總容量為4096*（32*528B）=66MB，但是其中的2MB（Spaer Area）是用來保存ECC校驗碼等額外數據的，故實際中可使用的為64MB。
Nand flash以頁（512Byte）為單位讀寫數據，而以塊（16KB）為單位擦除數據。按照這樣的組織方式可以形成所謂的三類地址：
● Column Address：列地址，地址的低8位
● Page Address ：頁地址
● Block Address ：塊地址
對於NAND Flash來講，地址和命令只能在I/O[7:0]上傳遞，數據寬度也是8位，這導致在讀寫指定地址的數據時，地址是分4次傳遞的（3次右移），見后文。
s3c2410這個處理器之所以可以直接從Nand flash啟動，是因為CPU內置了4KB的片內SRAM，手冊上稱作“Steppingstone”。板子上電復位之后，CPU會自動將Nand flash的前4KB代碼拷貝到片內SRAM中去執行（此過程是靠硬件實現的，見datasheet圖Figure 6-1. NAND Flash Controller Block Diagram），這也是導致從Nor和Nand啟動后的內存映射不同的原因。所以，vivi的stage1代碼head.S必須要小於4KB，其中實現基本的CPU初始化等工作，並且要實現把自身拷貝到SDRAM中，之后的stage2就實現復雜功能。
關於SDRAM的初始化，之前分析u-boot時雖然涉及，但那篇沒有仔細分析，我將另外歸納一篇。
下面具體看一下如何讀寫這塊Nand flash：
從s3c2410的datasheet上得知，Nand flash的操作通過NFCONF、NFCMD、NFADDR、NFDATA、NFSTAT和NFECC這六個寄存器來完成，並且列出操作Nand flash的4個步驟：
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NAND FLASH MODE CONFIGURATION
1. Set NAND flash configuration by NFCONF register.
2. Write NAND flash command onto NFCMD register.
3. Write NAND flash address onto NFADDR register.
4. Read/Write data while checking NAND flash status by NFSTAT register. R/nB signal should be checked before read operation or after program operation.
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下面結合vivi源碼來詳細的分析具體如何操作這6個寄存器來完成以上4個步驟來完成讀過程：
先要初始化Nand flash，緊接著復位一下：
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void reset_nand()
{
int i=0;
NFCONF &= ~0x800; /* 現在真正使用Nand flash，bit[11]要置0，與初始化時相反 */
for(; i<10; i++);
NFCMD = 0xff; //reset command
/* 復位命令。NFCMD寄存器只用到低8位（bit[7:0]）。
K9F1208U0M手冊中列出了針對此塊flash的各種命令，見Table 1. Command Sets。vivi/include/mtd/nand.h更直觀的列出了各種命令 */
wait_idle();
}
/* 初始化NAND Flash */
/* NFCONF設定為0xf830，作用是使能Nand flash控制器、初始化ECC、Nand flash片選信號nFCE=1(inactive，真正使用時再讓它等於0)、設置TACLS、TWRPH0、TWRPH1。
TACLS、 TWRPH0、TWRPH1這三個參數是控制Nand flash信號線CLE/ALE和寫控制信號nWE的時序關系的，要參照具體的flash芯片手冊來設置。我這個是K9F1208U0M ，在表“AC Timing Characteristics for Command / Address / Data Input”中可以看到：
CLE setup Time = 0 ns，CLE Hold Time = 10 ns，
ALE setup Time = 0 ns，ALE Hold Time = 10 ns，
WE Pulse Width = 25 ns
可 以計算，即使在HCLK=100MHz的情況下，TACLS+TWRPH0+TWRPH1=6/100 uS=60 ns，也是可以滿足NAND Flash K9F1208U0M的時序要求的。（此句摘自thisway.diy@163.com的文章。關於如何配置時序，以后我得好好學習一下，還自詡電子出 身，丟人啊。。。）*/
void init_nand()
{
NFCONF = 0xf830;
reset_nand();
}
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初始化Nand flash之后，就可以把stage2的main函數代碼拷貝到SDRAM中去執行，當然之前已經配置好了SDRAM。以上工作都是在stage1階段（片內SRAM中）完成的，之后就可以讀寫Nand flash了。
下面分析讀操作的實現，貼上vivi/s3c2410/nand_read.c源碼：
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#include <config.h>
#define __REGb(x) (*(volatile unsigned char *)(x))
#define __REGi(x) (*(volatile unsigned int *)(x))
#define NF_BASE 0x4e000000
#define NFCONF __REGi(NF_BASE + 0x0)
#define NFCMD __REGb(NF_BASE + 0x4)
#define NFADDR __REGb(NF_BASE + 0x8)
#define NFDATA __REGb(NF_BASE + 0xc)
#define NFSTAT __REGb(NF_BASE + 0x10)
#define BUSY 1
inline void wait_idle(void) {
int i;
/* NFSTAT：只用到位0，0-busy，1-ready */
while(!(NFSTAT & BUSY))
for(i=0; i<10; i++);
}
#define NAND_SECTOR_SIZE 512 /* Nand flash是以512Byte為單位來讀寫的 */
#define NAND_BLOCK_MASK (NAND_SECTOR_SIZE - 1)
/* low level nand read function */
/* 下面的讀過程嚴格按照2410手冊上的順序 */
int nand_read_ll(unsigned char *buf, unsigned long start_addr, int size)
{
int i, j;
if ((start_addr & NAND_BLOCK_MASK) || (size & NAND_BLOCK_MASK)) {
return -1; /* invalid alignment */
}
/* chip Enable */
/* 對應第一條：1. Set NAND flash configuration by NFCONF register. */
NFCONF &= ~0x800;
for(i=0; i<10; i++);
for(i=start_addr; i < (start_addr + size);) {
/* READ0 */
/* 對應第二條：2. Write NAND flash command onto NFCMD register. */
NFCMD = 0;
/* Write Address */
/* 對應第三條：3. Write NAND flash address onto NFADDR register.
*NFADDR寄存器也只用到低八位來傳輸，所以需要分4次來寫入一個完整的32位地址，需要注意后3次的移位操作
*/
NFADDR = i & 0xff;
NFADDR = (i >> 9) & 0xff;
NFADDR = (i >> 17) & 0xff;
NFADDR = (i >> 25) & 0xff;
/* 對應第四條：4. Read/Write data while checking NAND flash status by NFSTAT register.
一個地址對應512個字節數據。所以，由於8bit位寬的限制，每次讀取8位（1個字節），共讀512次得到1頁512Byte數據
*/
wait_idle();
for(j=0; j < NAND_SECTOR_SIZE; j++, i++) {
*buf = (NFDATA & 0xff);
buf++;
}
}
/* chip Disable */
/* 讀寫完畢需要禁止Nand flash ，與開始相對應*/
NFCONF |= 0x800; /* chip disable */
return 0;
}
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以上是對Nand flash讀操作的分析。總體來看，關鍵在於根據CPU和Flash的datasheet配置各寄存器和按照規定順序進行操作。具體的配置過程是比較繁雜的，可參照u-boot或vivi中對各種硬件支持的源碼來配置，可省不少事。以后若自己嘗試寫bootloader，再實踐一下作為練習吧。
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