基于SEP4O20的Linux NandFlash驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

摘要：本文首先給出了NandFlash的硬件特點(diǎn)，分析了Linux MTD層(Memow Technology Device)的特性，基于東南大學(xué)國(guó)家ASIC中心自主設(shè)計(jì)的嵌入式微處理器芯片SEP4020，給出了Linux下NandFlash驅(qū)動(dòng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)方案。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于這種驅(qū)動(dòng)方案的NandFlash能進(jìn)行有效的文件管理和穩(wěn)定、快速的讀寫(xiě)功能，非常適合于嵌入式產(chǎn)品的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：NandFlash；Linux；SEP4020微處理器

0 引言
NandFlash是一種非易失性的存儲(chǔ)介質(zhì)，它以極高的存儲(chǔ)密度，快速的讀寫(xiě)速度以及低廉的價(jià)格，成為在嵌入式領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛的存儲(chǔ)介質(zhì)。但同時(shí)NandFlash更大的存儲(chǔ)容量以及更復(fù)雜的硬件接口也為軟件的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。為了有效地管理復(fù)雜的存儲(chǔ)硬件以及提供更可靠高效的存儲(chǔ)環(huán)境，文章給出了在嵌入式Linux下的NandFlash的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，利用嵌入式Linux系統(tǒng)的高效完善以及Linux MTD子系統(tǒng)的對(duì)存儲(chǔ)介質(zhì)的高度兼容，大大提高了NandFlash的使用效率，并降低了驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)的難度。
本文以東南大學(xué)自主設(shè)計(jì)的東芯SEP4020微處理器的為基礎(chǔ)，分析NandFlash的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和Linux MTD層的框架，并基于這些研究提出了NandFlash驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。

1 NandFlash的硬件特點(diǎn)
NAND器件是基于I／O接口的，這點(diǎn)不同于NOR閃存，基于Bus的RAM接口。NAND芯片以頁(yè)為單位讀寫(xiě)，以塊為單位擦除，通過(guò)多個(gè)引腳傳送命令地址數(shù)據(jù)，使用較復(fù)雜的I／O接口來(lái)控制。以本文使用的東芝TC58512FT(64MNand)為例，分為4096塊，每塊有32頁(yè)，每頁(yè)有512B的數(shù)據(jù)區(qū)+16B的OOB(out of band)區(qū)。(4096×32×512B=64MB)，均通過(guò)8跟IOM線串行控制，如圖l所示。

同時(shí)由于工藝限制，NAND閃存中允許存在壞塊。NAND閃存的每一頁(yè)有16B(頁(yè)長(zhǎng)度512B)的OOB區(qū)用來(lái)存放ECC校驗(yàn)數(shù)據(jù)，ECC有效標(biāo)志，壞塊標(biāo)志等。所有這些決定了于NAND的存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要處理不同于其它類型閃存特有問(wèn)題。