NORFlash的原理与操作
1、了解nor flash存储芯⽚的概念和特性
2、掌握使⽤s3c2440芯⽚对外挂的nor flash进⾏读写擦除操作
1、NOR Flash的简单介绍
NOR Flash最早是由Intel公司于1988年开发出的，是现在市场上两种主要的⾮易失性存储器之⼀，它的出现彻底改变了存储器市场上由EPROM（Erasable Programmable Read-Only-Memory电可编程序只读存储器）和EEPROM（电可擦只读存储器Electrically Erasable Programmable Read - Only Memory）⼀统天下的局⾯。NOR Flash最⼤特点是⽀持XIP(Execute On Chip），既程序可以直接在NOR flash 的⽚内执⾏，在NOR Flash中的代码运⾏时不需要重定位复制到RAM内。NOR Flash的地址线和数据线分开，数据的读取和RAM很类似，只要能够提供数据地址，数据总线就能正确给出数据。不过不能直接对它进⾏写操作，执⾏写操作之前需要先发送固定的命令序列，然后发送写操作的地址和数据。 NOR Flash存储器的最⼩访问单元⼀般分为8位和16位的，也有⼀些NOR Flash器件同时⽀持8位和16位模式，这种Flash的位宽可以在设计硬件时选择，当芯⽚的BYTE#引脚接为⾼电平，芯⽚⼯作在位宽16位模式，BYTE#引脚设为低电平时，芯⽚⼯作在位宽8位模式。
NOR Flash⼀般有多个扇区，扇区是NOR Flash擦除的最⼩单位，Nor Flash中每个扇区的⼤⼩也不是固定的，扇区的排放⼀般分为两种模式Top Boot part 和Bottom Boot part 。这两种形式的区别是⼩块的扇区在NOR Flash芯⽚中放置的位置不同，Bottom Boot类型的NOR Flash⼩块地址位于芯⽚0地址，⽽Top Boot part类型的NOR Flash⼩块地址位于芯⽚的⾼地址上。
2、NOR Flash引脚介绍（以MX29LV60DBTI芯⽚为例）
MX29LV60DBTI是16M-BIT的NOR Flash芯⽚，它的引脚如下图所⽰：
引脚描述表
符号管脚名功能
kumoolA0~A19地址输⼊地址信号，表⽰要读写数据的地址信息 Q0~Q15数据输⼊/输出数据输⼊/输出引脚，读周期内输出数据，写周期内输⼊数据
CE#芯⽚使能CE#为低电平时，芯⽚被选中，后续执⾏的操作才会有效
WE#写使能配合CE#和OE#以及地址引脚和数据引脚⼀起使⽤，当CE#低电平，OE#⾼电平，WE#为低电平
时，Q0~Q15上数据被写⼊到A0~A19表⽰地址中
BYTE#字或字节选择输⼊当其为⾼电平时，数据输出为16bit模式；低电平时，数据输出为8bit模式
RESET#硬件复位/扇区保护
硬件复位引脚，当输⼊信号为低电平时，芯⽚复位
解锁引脚
OE#输出使能配合CE#和WE#以及地址引脚和数据引脚⼀起使⽤，当CE#低电平，WE#⾼电平，OE#为低电平时，
将地址A0~A19内存中的数据传送到Q0~A15上
RY/BY# RY/BY#输出引脚⽤于输出Ready和Busy信号，实际⽤时可以不接，可以⽤命令查询NOR Flash状态代替
VCC电源供应引脚
芯⽚供电电源
（2.7v~3.6v）
GND地引脚芯⽚电源地
WP#/ACC硬件写保护/加速引
硬件写保护引脚，低电平有效
脚
NC不连接内部引脚不⽤连接
3、NOR Flash于S3C2440连接图
NOR Flash的数据宽度是16位的，与2440处理器的连接时，地址线必须错位进⾏连接。s3c2440的地址线A0悬空，A1连接NOR Flash的地址线A0，A2连接NOR Flash的地址线A1，依次排序。需要错位连接的原因是：2440处理器的每个地址对应的是⼀个BYTE 的数据单元，⽽16-BIT 的 NOR FLASH 的每个地址对应的是⼀个HALF-WORD(16-BIT)的数据单元。为了保持匹配，所以必须错位连接。这样，从2440处理器发送出来的地址信号的最低位A0对16-BIT FLASH来说就被屏蔽掉了。 上⾯的描述过程太过抽象了，下⾯通过画图来解释错位连接的原因：
①、ARM处理器需要从地址0x0读取⼀个BYTE
a. ARM处理器在地址线An-A0上送出信号0x0；
b. 由于2440的A1连接NOR Flash A0，16-BIT FLASH在⾃⼰的地址信号An-A0上看到的地址是0x0，然后将地址0x0对应的16-BIT数据单
元输出到D15-D0上；
c. ARM处理器知道访问的是16-BIT的FLASH，从D7-D0上读取所需要的⼀个BYTE的数据。
②、ARM处理器需要从地址0x1读取⼀个BYTE
a. ARM处理器在地址线An-A0上送出信号0x1；
b. 由于2440的A1连接NOR Flash A0，16-BIT FLASH在⾃⼰的地址信号An-A0上看到的地址依然是0x0，然后将地址0x0对应的16-BIT
数据单元输出到D15-D0上；
c. ARM处理器知道访问的是16-BIT的FLASH，从D15-D8 上读取所需要的⼀个BYTE 的数据。
短址
注意：有些ARM处理器内部可以设置地址的错位。对于⽀持软件选择地址错位的处理器，在连接16-BIT FLASH的时候，硬件上不需要把地址线错位。在设计的时候，应该参考芯⽚的数据⼿册，以⼿册为准，以免造成不必要的⿇烦（如stm32连接是A0~A0）。
4、S3C2440驱动NOR Flash时序配置
s2c2440内存控制器接读NOR Flash时序图
上图为s3c2440操作NOR Flash的读时序，Tacs表⽰⽚选使能前地址信号的设置时间（既地址信号需要设置多久，才能使能⽚选信
号），Tcos表⽰OE#信号使能前⽚选使能的设置时间，Tacc表⽰数据的访问周期，Tcoh表⽰OE#信号释放后⽚选信号的保持时间，Tcah表⽰⽚选信号释放后地址信号的保持时间。由于s3c2440为通⽤性能的处理器，他的外部可能接不同公司⽣成的不同型号的NOR Flash，所以这些参数值要根据所接型号的NOR Flash的时序图进⾏设置。
下⾯根据NOR Flash芯⽚MX29LV60DBTI时序图来配置上述参数，MX29LV60DBTI的时序图如下图所⽰：
NOR Flash芯⽚MX29LV60DBTI读操作内部时序图
NOR Flash芯⽚MX29LV60DBTI时序图各参数具体值
Tce：⽚选信号使能后多久输出数据有效，最⼤值为70ns
Toe：读信号发出后多久输出数据有效，最⼤值为30ns
Taa：地址信号发出后数据有效，最⼤值为70ns
Trc：读周期时间，最⼩70ns
Tdf：OE#或CE#⾼时，数据引脚浮空时间，最⼤30ns（可以忽略设置，当读取数据结束后，新的读取信号发出，要过70ns，数据线上数据有效，这段引脚浮空时间⽆影响）
上述最⼤值表⽰发出该信号后，间隔最⼤值的时间后，数据引脚的信号⼀定是有效的，在这个范围之内，数据信号的引脚可能有效。
为简单，我们⼀般设置2440的CE#、OE#、ADD控制信号同时发出，保持70ns后进⾏读取数据引脚的数据。NOR Flash连接s3c2440的Bank0地址，配置时序的寄存器为BANKCON0，该寄存器的各个位如下图所⽰：
内存控制器的时钟信号由HCLK时钟信号提供，假设设置的HCLK的值为100M，1clock = 10ns。根据前⾯分析，Tacs、Tcos寄存器位设置为0，Tacc寄存器的为设置为101 = 8clocks。
5、NOR Flash的读操作
NOR Flash是类似于内存类的接⼝，读操作和内存的读取⼀样，直接发送相应的地址便能获取相应数据
unsigned int nor_read_word(unsigned int base, unsigned int offset)
{
volatile unsigned short *p = (volatile unsigned short *)(base + offset);
return *p;
}
洗瓶unsigned int nor_dat(unsigned int offset)
{
return nor_read_word(NOR_FLASH_BASE, offset);
}
6、NOR Flash的扇区擦除
擦除NOR Flash扇区时，应先发送相应的命令，发送命令的顺序如下：
第1个总线周期：往555地址中写⼊AA
第2个总线周期：往2AA地址中写⼊55
第3个总线周期：往555地址中写⼊80
第4个总线周期：往555地址中写⼊AA
第5个总线周期：往2AA地址中写⼊55
第6个总线周期：往要擦除的扇区写⼊30
void nor_write_word(unsigned int base, unsigned int offset, unsigned int val)
大蒜破瓣机{
volatile unsigned short *p = (volatile unsigned short *)(base + offset);
*p = val;
}
/* offset是基于cpu的⾓度看到 */
void nor_cmd(unsigned int offset, unsigned int cmd)
{
nor_write_word(NOR_FLASH_BASE, offset, cmd);
}
/* 等待烧写完成 : 读数据, Q6⽆变化时表⽰结束 */
void wait_ready(unsigned int addr)
{
unsigned int val;
化学浆糊unsigned int pre;
pre = nor_dat(addr);
val = nor_dat(addr);
while ((val & (1<<6)) != (pre & (1<<6)))
{
pre = val;
单片机程序烧录val = nor_dat(addr);
}
}
void erase_nor_flash_sector(unsigned int addr)
{
printf("erasing ...\n\r");
nor_cmd(0x555<<1, 0xaa); /* 解锁 */
nor_cmd(0x2aa<<1, 0x55);
nor_cmd(0x555<<1, 0x80); /* erase sector */
nor_cmd(0x555<<1, 0xaa); /* 解锁 */
nor_cmd(0x2aa<<1, 0x55);
nor_cmd(addr, 0x30); /* 发出扇区地址 */
wait_ready(addr); /* 等待操作完成 */
}
CPU外接NOR Flash，实际上就是将NOR Flash地址映射为CPU的统⼀编址。由于nor_cmd函数的offset是基于CPU的⾓度看到地址，⽽芯⽚⼿册上NOR Flash写⼊命令的地址从NOR Flash的实际物理地址，NOR Flash是16位的，它的0地址应该对应CPU的0地址和1地址。因此，NOR Flash的物理地址从CPU的⾓度来看，地址值应该是NOR Flash⾓度来看的两倍，所以在向某地址写⼊命令时，要将NOR Flash⾓度来看的地址右移⼀位。
7、NOR Flash的写操作
向NOR Flash地址中写⼊数据时，也应先发送相应的命令，发送命令的顺序如下：
第1个总线周期：往555地址中写⼊AA
第2个总线周期：往2AA地址中写⼊55
第3个总线周期：往555地址中写⼊A0
第4个总线周期：往要⽬标地址写⼊数据
void write_nor_flash(unsigned int addr,unsigned int val)
{
/* 烧写 */
nor_cmd(0x555<<1, 0xaa); /* 解锁 */
nor_cmd(0x2aa<<1, 0x55);
nor_cmd(0x555<<1, 0xa0); /* program */
nor_cmd(addr, val);
/* 等待烧写完成 : 读数据, Q6⽆变化时表⽰结束 */
wait_ready(addr);
}
写操作时值得注意的是，只有写⼊的⽬标的地址内容为0xff时，数据才能正确的写⼊，因此，⼀般情况下NOR Flash在写⼊时要对扇区进⾏擦除操作。NOR Flash在写⼊数据时只能将地址中的某位由1变0，⽽不能将某位由0变1。
假设NOR Flash某地址中存放字符a（0x61），如果未进⾏擦除前向该地址中写⼊字符G（0x47），
最后该地址内容为A（0x41）。原因如
下：
字符a化为⼆进制--->1100001
字符G化为⼆进制--->1000111
由于写⼊时数据位只能由0变为1，最终结果100001，相当于执⾏原始数据和新写⼊数据进⾏&操作
向NOR Flash执⾏上述步骤，验证上述过程
①、向0x80000地址写⼊a字符
②、未进⾏擦除扇区向0x80000地址写⼊G字符，接着读取这个地址⾥的数据，实际读取内容为0x41，不是0x47，结果符合上⾯描述。
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