【FLASH存储器系列十二】Nand Flash芯片使用指导之二

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目录

1.1 芯片指令集

1.2 READ PAGE（00h–30h）

1.3 READ PAGE CACHE SEQUENTIAL (31h)

1.4 READ PAGE CACHE RANDOM (00h-31h)

1.5 PROGRAM PAGE（80h-10h）

1.6 PROGRAM PAGE CACHE (80h-15h)

1.7 ERASE BLOCK (60h-D0h)

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        上一篇分享了MT29F8G08AJADAWP芯片的功能特性，今天继续分享此芯片的相关操作指令。

1.1 芯片指令集

        芯片支持ONFI 1.0的相关指令，如下图所示。

        下面挑选几项常用指令进行分析。

1.2 READ PAGE（00h–30h）

        READ PAGE（00h–30h）：读page命令将页面从NAND闪存阵列复制到其各自的缓存寄存器，并启用数据输出（注意没有经过数据寄存器）。当裸片（LUN）准备就绪（RDY=1，ARDY=1）时，才能接受读命令。要从NAND闪存阵列读取页面，先将00h命令写入命令寄存器，然后将n个地址周期写入地址寄存器，并以30h命令结束。当数据从存储阵列传输到缓存寄存器时，选定的裸片（LUN）将在tR内为busy状态（RDY=0，ARDY=0）。主机判断数据传输是否准备好有两种办法，一是通过监控R/B#，二是可以通过读状态命令（70h，78h）判断，当读到RDY = 1, ARDY= 1时，主机需要再发送READ MODE（00h）命令禁用状态输出并启用数据输出，当主机请求数据输出时，输出从指定的列地址开始。

        数据输出时RANDOM DATA READ (05h-E0h)命令可以被执行。

        当内部ECC使能时，在数据传输完成时要使用READ STATUS (70h)命令来判断是否发生了传输错误。

        当芯片有多个裸片（LUN）时，在执行die间交错操作之时，在在发出READ MODE（00h）命令之前，必须使用READ STATUS ENHANCED（78h）命令来选中其中一个die，以避免总线冲突。

       如下为读page操作时序图：

        如下为带内部ECC的读操作时序图

1.3 READ PAGE CACHE SEQUENTIAL (31h)

        READ PAGE CACHE SEQUENTIAL (31h)：此命令在当前页从缓存寄存器输出时，将block内的下一页数据读取到数据寄存器中（注意这里有数据寄存器，数据寄存器和缓存寄存器不是一个东西）。当裸片（LUN）准备就绪（RDY=1，ARDY=1）时，该命令可以被接受。在读取页面缓存（31h，00h-31h）操作（RDY=1和ARDY=0）期间，该命令也可以被接受。

        将31h写入命令寄存器，发出此命令后，R/B#变为低电平，裸片（LUN）在tRCBSY时间内处于繁忙状态（RDY=0，ARDY=0）。tRCBSY之后，R/B#变为高，裸片（LUN）忙于缓存操作（RDY=1，ARDY=0），这表明缓存寄存器可用，并且指定的页正在从NAND闪存阵列复制到数据寄存器。此时，数据可以从缓存寄存器的列地址0开始输出。随机数据读取（05h-E0h）命令可以用于更改从缓存寄存器输出的数据的列地址。

        READ PAGE CACHE SEQUENTIAL（31h）命令可用于跨越block边界。如果在当前block的最后一页读入数据寄存器之后发出读取页缓存序列（31h）命令，则读取的下一页将是下一个逻辑block中的page。如果是跨die读取，则此命令无法实现，应使用READ PAGE CACHE LAST（3Fh）命令。

        如下为顺序读缓存页时序图：

1.4 READ PAGE CACHE RANDOM (00h-31h)

        READ PAGE CACHE RANDOM (00h-31h)：此命令将指定的块中的页读入数据寄存器，同时从缓存寄存器输出前一页。当die（LUN）准备就绪（RDY=1，ARDY=1）时，该命令被接受。在读取页面缓存（31h，00h-31h）操作（RDY=1和ARDY=0）期间，它也可以被（LUN）接受。

        要发出此命令，需将00h写入命令寄存器，然后将n个地址周期写入地址寄存器，最后将31h写入指令寄存器。指定地址中的列地址将被忽略。裸片（LUN）地址必须与先前的READ PAGE（00h-30h）命令或先前的READPAGE CACHE RANDOM（00h-31h）命令（如果适用）匹配。

        发出此命令后，R/B#变为低电平，在tRCBSY时间段内，die（LUN）处于繁忙状态（RDY=0，ARDY=0）。tRCBSY之后，R/B#变为高，die（LUN）忙于缓存操作（RDY=1，ARDY=0），这表明缓存寄存器可用，并且指定的页正在从NAND闪存阵列复制到数据寄存器。此时，数据可以从缓存寄存器的列地址0开始输出。随机数据读取（05h-E0h）命令可以用于更改从缓存寄存器输出的数据的列地址。

        如下为随机读缓存页时序图：

1.5 PROGRAM PAGE（80h-10h）

        PROGRAM PAGE（80h-10h）：此命令使主机能够向缓存寄存器输入数据，并将数据从缓存寄存器移动到选定die（LUN）阵列中的指定块和页地址。当裸片（LUN）准备就绪（RDY=1，ARDY=1）时，该命令可以被接受。当裸片（LUN）忙于编程页面缓存（80h-15h）操作（RDY=1，ARDY=0）时，它也可以被接受。

        要将页数据输入缓存寄存器并将其移动到指定块和页面地址的NAND阵列，需将80h写入命令寄存器。除非此命令前面有PROGRAM PAGE TWO-PLANE（80h-11h）命令，否则向命令寄存器发出80h将清除选定目标上的所有缓存寄存器内容。然后写入包含列地址和行地址的n个地址循环。随后是数据输入周期。串行数据从指定的列地址开始输入。在数据输入周期的任何时间，可以发出随机数据输入（85h）和内部数据输入程序（85h）命令。数据输入完成后，将10h写入命令寄存器。传输数据时，选定LUN将变忙（RDY=0，ARDY=0）tPROG的时间。

        为了确定数据传输的进度，主机可以监视目标的R/B#信号，也可以使用状态操作（70h、78h）。当裸片（LUN）就绪（RDY=1，ARDY=1）时，主机应检查FAIL位的状态。

        在具有多个裸片（LUN）的芯片中，在交错裸片（多LUN）操作期间和之后，必须使用READ STATUS ENHANCED（78h）命令仅选择一个裸片进行状态输出。使用READ STATUS（70h）命令可能会导致多个裸片（LUN）响应，从而导致总线争用。

        PROGRAM PAGE（80h-10h）命令为双平面编程操作的最终命令。前面是一个或多个PROGRAM PAGE TWO-PLANE（80h-11h）命令。数据从所有寻址平面的高速缓存寄存器传输到NAND阵列。主机应使用状态操作（70h、78h）检查操作状态。启用内部ECC时，阵列编程时间的持续时间为tPROG_ECC。在tPROG_ECC期间，当错误检测完成时，内部ECC生成奇偶校验位。

        如下为页编程时序图：

1.6 PROGRAM PAGE CACHE (80h-15h)

        PROGRAM PAGE CACHE (80h-15h)：此命令下主机将输入数据到缓存寄存器，芯片将缓存寄存器的中的数据复制到数据寄存器，然后将数据寄存器的数据移动到选中的存储阵列page中。在数据复制到数据寄存器中后，缓存寄存器可以支持下一个PROGRAM PAGE（80h-10h）和PROGRAM PAGE CACHE (80h-15h)命令，当裸片（LUN）准备就绪（RDY=1，ARDY=1）时，它可以接受PROGRAM PAGE CACHE（80h-15h）命令。当PROGRAM PAGE CACHE（80h-15h）命令操作执行期间，裸片（LUN）也可以接受此命令（就是指数据复制到数据寄存器中后，可以再发此命令往缓存寄存器写数据，这个操作不受上一页数据从数据寄存器移动到存储阵列的影响）。

        要将数据输入到缓存寄存器并将其移动到指定块和页面地址的NAND阵列，需将80h写入命令寄存器。除非此命令前面有PROGRAM PAGE TWO-PLANE（80h-11h）命令，否则向命令寄存器发出80h将清除选定目标上的所有缓存寄存器内容。

        然后写入包含列地址和行地址的n个地址循环。随后是数据输入周期。数据将从指定的列地址开始输入。在数据输入周期的任何时间，可以发出随机数据输入（85h）和内部数据输入程序（85h）命令。当数据输入完成时（指的是输入到缓存寄存器完成，这段时间为tCBSY），此时将15h写入命令寄存器，在tCBSY这段时间内，所选LUN将处于繁忙状态（RDY=0，ARDY=0），以允许数据寄存器被上一个页缓存编程命令所用，将数据从缓存寄存器复制到数据寄存器，然后开始将数据寄存器内容移动到指定的页和块地址。

        如下为页缓存编程时序图：

1.7 ERASE BLOCK (60h-D0h)

        ERASE BLOCK (60h-D0h)：此命令可以擦除指定的block。在die准备好(RDY = 1, ARDY = 1)时命令可以被接受。

        要擦除块，先将60h写入命令寄存器。然后写入包含行地址的三个地址周期，列地址忽略。最后将D0h写入命令寄存器。擦除块时，选定的裸片（LUN）将在tBERS时间段内处于忙（RDY=0，ARDY=0）状态。

        如下为块擦除时序图：

        指令太多就不一一列举了，大家可以到数据手册上进行查看，今天的分享就到这里，谢谢。