一、了解NAND Flash
Flash即是存儲(chǔ)芯片的一種，其結(jié)合了ROM和RAM的特點(diǎn)，既具備電可擦除編程的性能，又可以快速讀取數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)不會(huì)因斷電丟失。目前市面上Flash主要有NOR Flash和NAND Flash。
簡(jiǎn)單的理解就是，NOR Flash具有隨機(jī)存取和隨字節(jié)執(zhí)行寫操作的能力，即可以訪問(wèn)到存儲(chǔ)器內(nèi)部的任意一個(gè)字節(jié)，且具有讀取速度快等特點(diǎn)，它占據(jù)1MB—16MB閃存的大部分市場(chǎng)，根據(jù)其讀取數(shù)據(jù)速度快的特點(diǎn)主要應(yīng)用在代碼存儲(chǔ)；而NAND Flash以“頁(yè)”為單位進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)的讀寫操作，且具有寫入和擦除速度快等特點(diǎn)，它應(yīng)用在8MB—256MB的產(chǎn)品中，根據(jù)其特點(diǎn)主要應(yīng)用在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)上。
以型號(hào)HY27UF081G2A的NAND Flash芯片為例，其總線寬度為8bit，總內(nèi)存大小為1Gbit（即128MB），共分為1024塊（Block），每塊又分為64頁(yè)（Page），每頁(yè)共2KB(main memory)+64B(spare memory)，main memory用來(lái)存放數(shù)據(jù)，spare memory用來(lái)標(biāo)記已壞的塊區(qū)和保存對(duì)main memory的ECC校驗(yàn)碼等（正常情況下不用）。更多的HY27UF081G2A資料參照相關(guān)Datasheet。
二、了解HY27UF081G2A芯片引腳功能和NAND Flash接口時(shí)序及控制命令
1、引腳說(shuō)明
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圖1 引腳圖
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圖2 引腳名稱
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2、地址周期
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圖3 地址周期
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其中A10—A0表示頁(yè)內(nèi)地址偏移（表示0—2047字節(jié)，1頁(yè)大小即為2K）
A11表示上半頁(yè)或者下半頁(yè)（這位程序員無(wú)需關(guān)心，決定A10—A0時(shí)也間接決定了A11）
A17—A12表示頁(yè)地址（表示0—63頁(yè)）
A27—A18表示塊地址（表示0—1023塊）
由于NAND Flash訪問(wèn)的單位是“頁(yè)”，設(shè)置訪問(wèn)地址時(shí)只需要確定A27—A12的值即可確定到某一頁(yè)，如果要從頁(yè)內(nèi)的某一位置開始訪問(wèn)，則根據(jù)需要設(shè)置A10—A0位來(lái)確定從頁(yè)內(nèi)第幾個(gè)字節(jié)開始訪問(wèn)，如：要訪問(wèn)存儲(chǔ)空間為第3塊的第5頁(yè)，且從第100字節(jié)開始進(jìn)行訪問(wèn)，則對(duì)應(yīng)的4個(gè)Cycle周期的地址信號(hào)為：1 st ：0x64 ， 2 nd ：0x00 ， 3 rd ：0xC5 ， 4th ：0x00
3、了解控制命令，如下所示
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圖4 控制命令
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4、了解接口時(shí)序，對(duì)該存儲(chǔ)器進(jìn)行訪問(wèn)操作有讀取芯片ID、讀頁(yè)數(shù)據(jù)、寫頁(yè)數(shù)據(jù)，塊擦除等共有13種，每種不同的操作對(duì)應(yīng)不用的接口時(shí)序，此處只例舉其中的4種操作：讀取芯片ID、讀頁(yè)數(shù)據(jù)、寫頁(yè)數(shù)據(jù)、塊擦除相應(yīng)的接口時(shí)序圖，更多操作參閱其Datasheet。
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圖5 讀取芯片ID時(shí)序
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圖6 讀取一頁(yè)數(shù)據(jù)
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圖7 寫一頁(yè)數(shù)據(jù)（頁(yè)編程）
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圖8 塊擦除
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同時(shí)應(yīng)注意一些時(shí)序參數(shù)，如在上幾幅時(shí)序圖中出現(xiàn)的tAR（ALE至~RE的延時(shí)），tCLR（CLE至~RE的延時(shí)）等等，這些時(shí)間參數(shù)都有不同的取值范圍（ns級(jí)別），時(shí)序圖中出現(xiàn)的Col Add1、Col Add2為列地址表示頁(yè)內(nèi)地址偏移，對(duì)應(yīng)4個(gè)Cycle地址中的第1、第2個(gè)，Row Add1、Row Add2為行地址標(biāo)識(shí)某塊某頁(yè)地址，對(duì)應(yīng)4個(gè)Cycle地址中的第3、第4個(gè)。更多詳細(xì)資料參見(jiàn)相關(guān)Datasheet。
三、STM32F10x增強(qiáng)型控制器的FSMC模塊
FSMC（可變靜態(tài)存儲(chǔ)控制器）是STM32系列微控制器采用的一種新型的存儲(chǔ)器擴(kuò)展技術(shù)，可根據(jù)系統(tǒng)的需要方便的進(jìn)行不用類型大容量靜態(tài)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展；簡(jiǎn)單的理解FSMC模塊可對(duì)多種外接存儲(chǔ)器進(jìn)行控制，其主要包括NOR Flash、NAND Flash、PC卡，下面對(duì)訪問(wèn)NANDFlash介紹。
1、STM32F10x控制器與HY27UF081G2A的對(duì)接
先看STM32F10x控制器提供的NAND Flash接口（這里為8位的NAND閃存）
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圖9 STM32F10x控制器的NAND Flash接口
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接口各信號(hào)對(duì)應(yīng)的GPIO口為：
A[17] ： PD12
A[16] ： PD11
D[0:7] ： PD14，PD15，PD0，PD1，PE7，PE8，PE9，PE10
NCE[x] ： 這里使用NCE[2]，對(duì)應(yīng)GPIO口為PD7
NOE(=NER) ： PD4
NWE ： PD5
NWAIT/INT[3:2] ： PD6（根據(jù)情況使用該引腳信號(hào)，這里不使用）
結(jié)合HY27UF081G2A的引腳功能說(shuō)明，STM32與HY27UF081G2A的連線方式選擇如下：
STM32F10x的NAND接口 HY27UF081G2A引腳
D[0:7]------------------------------------------IO0~IO7
A[17]-------------------------------------------ALE
A[16]-------------------------------------------CLE這里使用PG6接到R/~B，在檢測(cè)NAND Flash
NEC[2]------------------------------------------~CE
NOE---------------------------------------------~RE
NWE--------------------------------------------~WE
PG6---------------------------------------------R/~B（是否忙時(shí)直接讀取PG6引腳上的電平來(lái)判斷）
2、NAND地址映像及功能介紹
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圖10 存儲(chǔ)器映像和時(shí)序寄存器（這里只用塊2來(lái)控制訪問(wèn)NAND Flash）
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通用和屬性空間又可以在低256K字節(jié)部分畫分為三個(gè)區(qū)
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圖11 存儲(chǔ)塊選擇
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應(yīng)用軟件使用這三個(gè)區(qū)訪問(wèn)NAND Flash存儲(chǔ)器：
發(fā)送命令至NAND Flash：對(duì)命令區(qū)任意地區(qū)寫入命令即可。
指定NAND Flash的地址：對(duì)地址區(qū)任意地址寫入地址命令即可，一個(gè)NAND地址有4或5個(gè)字節(jié)（這里使用的HY27UF081G2A芯片為4個(gè)字節(jié)），需要連續(xù)地執(zhí)行對(duì)地址區(qū)的寫才能輸出完整的操作地址。
讀寫數(shù)據(jù)：軟件只需對(duì)數(shù)據(jù)區(qū)任意一個(gè)地址寫入或讀出數(shù)據(jù)即可。
注：因?yàn)镹AND Flash存儲(chǔ)器自動(dòng)累加其內(nèi)部的操作地址，讀寫數(shù)據(jù)時(shí)沒(méi)有必要變換數(shù)據(jù)區(qū)的地址，即不必對(duì)連續(xù)的地址區(qū)操作；應(yīng)用軟件使用這三個(gè)區(qū)進(jìn)行訪問(wèn)NAND Flash之前要先完成對(duì)相應(yīng)的管理寄存器的初始化配置，下面介紹相應(yīng)的管理配置寄存器。
3、STM32的NAND Flash存儲(chǔ)器塊通過(guò)以下一組寄存器來(lái)管理配置
控制寄存器：FSMC_PCRx
中斷狀態(tài)寄存器：FSMC_SRx
ECC寄存器：FSMC_ECCRx
通用存儲(chǔ)器空間的時(shí)序寄存器：FSMC_MEMx
屬性存儲(chǔ)器空間的時(shí)序寄存器：FSMC_PATTx
I/O空間的時(shí)序寄存器：FSMC_PIOx
注：這里用的是塊2部分，因此上面寄存器中的x=2。
對(duì)于要只控制NAND Flash存儲(chǔ)器，上面的三個(gè)時(shí)序寄存器中只用到FSMC_MEMx，配置該寄存器來(lái)控制NAND通用存儲(chǔ)空間的訪問(wèn)時(shí)序，該寄存器中保存著訪問(wèn)時(shí)序的4個(gè)時(shí)間參數(shù)（MEMsSET+1、MEMxHIZ+1、MEMxWAIT+1、MEMxHOLD+1），每個(gè)時(shí)間參數(shù)的具體說(shuō)明可參閱STM32相應(yīng)Datasheet。訪問(wèn)時(shí)序圖如下：
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圖12 STM32的NAND通用存儲(chǔ)空間的訪問(wèn)時(shí)序
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對(duì)NAND Flash的簡(jiǎn)單控制訪問(wèn)（讀、寫、擦除等）這里只需要配置FSMC_PCRx和FSMC_MEMx這兩個(gè)寄存器就夠了，對(duì)NAND Flash復(fù)雜的控制訪問(wèn)（檢測(cè)壞塊、ECC校驗(yàn)等）此處不做研究。FSMC_PCRx和FSMC_MEMx寄存器功能參閱STM32相關(guān)Datasheet。
四、STM32F10x控制器訪問(wèn)HY27UF081G2A過(guò)程
針對(duì)于簡(jiǎn)單的讀、寫、擦除等訪問(wèn)，則過(guò)程為：
1、管理寄存器FSMC_PCRx和FSMC_MEMx初始化
2、通過(guò)訪問(wèn)通用空間的命令區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)、地址區(qū)完成對(duì)NAND Flash的讀、寫、擦除等操作。
軟件實(shí)現(xiàn)過(guò)程：（在此之前要完成系統(tǒng)時(shí)鐘配置、相應(yīng)的總線時(shí)鐘使能、相應(yīng)GPIO口的初始化工作，這里不再進(jìn)行說(shuō)明）
1、管理寄存器FSMC_PCRx和FSMC_MEMx初始化
FSMC_PCRx = 0x00060048;
（設(shè)置ECC頁(yè)面大小2048字節(jié)、ALE至~RE的延時(shí)為1個(gè)HCLK，CLE至~RE的延時(shí)為1個(gè)HCLK，使能ECC電路，設(shè)置總線寬度為8位，設(shè)置存儲(chǔ)器類型為NAND Flash，關(guān)閉模塊功能，關(guān)閉模塊等待功能）
FSMC_MEMx = 0x01020301; //設(shè)置MEMsSET+1 = 4個(gè)HCLK、MEMxHIZ+1 = 3個(gè)HCLK、
//MEMxWAIT+1 = 4個(gè)HCLK、MEMxHOLD+1 = 4個(gè)HCLK
FSMC_PCRx |= 0x00000002; //使能模塊功能