一種通用的NAND Flash參數識別方法

劉桂英

(湛江師范學院信息科學與技術學院，廣東湛江 524048)

NAND Flash具有容量大、改寫速度快、價格低廉等優點，得到了廣泛應用，而且NAND Flash更新換代速度快。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的NAND Flash芯片中獲得相應的參數，以便一般實驗室和愛好者研究和使用。本文介紹了一種通用的識別NAND Flash未知參數方法。

1 NAND Flash的參數識別流程

對于 NAND Flash中，基本參數為 Page大小，Spare區大小，Block數目，每個 Block中 Page的數量［1］。

確定Page大小和Spare區大小。NAND Flash的參數識別可以分為6個步驟:

(1)調節NAND Flash控制器Timing，將速度調慢，使得所有NAND Flash的Timing都能滿足。

(2)識別NAND Flash的數據位寬。

(3)識別Page大小和Spare區大小。

(4)識別每個Block中包含多少個Page。

(5)識別NAND Flash包含的Block總數。

(6)不斷調整速度測試，查找該NAND Flash比較穩定的高速頻率。

1.1 設置慢速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，所以當各部分Timing設置為一個較大值時，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的通用參數作準備，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數據位寬

目前 NAND Flash數據位寬有:8 bit和16 bit兩種。

這兩個數據位寬的NAND Flash，都符合ONFI標準，惟一不用的是數據寬度，一個數據Clock分別接收或發送8 bit和16 bit，對于速度要求較高的應用可以選用 16 bit［3－6］。

圖2 識別流程圖

1.3 識別Page大小和Spare區大小

隨著NAND Flash容量不斷增大，NAND Flash的page大小規格也不斷變化。上一代產品page大小為512 Byte。現在市場主流NAND Flash的page大小為2048 Byte，4096 Byte，市場最新的產品已出現page大小為8192 Byte。最后可以看到NAND Flash page大小規格有:512 Byte，2048 Byte，4096 Byte，8192 Byte，…。從NAND Flash發展規律可以看出，由2048以后都是倍數地增長，可以利用這個規律，不斷地進行讀寫對比測試，獲得最終結果，所以識別page大小的方法如圖3所示。

相比之前，Spare區的大小規律性不強，收集到目前市場上NAND Flash的Spare區規格有16 Byte，64 Byte，128 Byte，218 Byte，224 Byte，…。雖然單從這些數字來看沒有規律，實際上是有規則的。發現這樣的搭配，當Page大小為512 Byte的NAND Flash，它的Spare區必定為16 Byte，Page大小為2048 Byte的芯片，Spare區的大小為64 Byte，但當Page大小為4 kB或者8 kB時，規律則不明顯，不同廠家不同型號Spare區大小都可能不同，最后得出如圖4所示的Spare區大小判斷方法。

圖3 識別Page大小的方法

圖4 Spare區大小判斷方法

1.4 識別每個Block里包含Page的數量

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驅動的必須參數之一。這個參數比較有規律，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

這個參數決定了NAND Flash的容量大小，判斷NAND Flash Block總數中，有一個技巧就是當讀寫時Block號大于NAND Flash本身的Block個數時，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 實驗結果

分別抽取了9個NAND Flash測試，表1為實驗的識別結果。

表1 實驗的識別結果

實驗結果表明，實驗準確率為100%，這個通用的識別方法不僅識別信息全，而且準確。

3 結束語

介紹了一個通用的NAND Flash參數識別方法，通過這種方法，可以獲取有用的NAND Flash信息，進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.嵌入式系統的C程序設計［M］.艾克武，張劍波，艾克文，譯.北京:機械工業出版社，2002.

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

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

［6］ 夏濤.基于ARM9內核Processor對外部NAND Flash的控制實現［J］.現代電子技術，2007(11):193－195.