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　　本文首先給出了NandFlash的硬件特點，分析了Linux MTD層(Memow Technology Device)的特性，基于東南大學國家ASIC中心自主設計的嵌入式微處理器芯片SEP4020，給出了Linux下NandFlash驅動的詳細設計方案。實驗結果表明，基于這種驅動方案的NandFlash能進行有效的文件管理和穩定、快速的讀寫功能，非常適合于嵌入式產品的應用。

　　本文以東南大學自主設計的東芯SEP4020微處理器的為基礎，分析NandFlash的內部結構和Linux MTD層的框架，并基于這些研究提出了NandFlash驅動的設計和實現。

　　1 NandFlash的硬件特點

　　NAND器件是基于I/O接口的，這點不同于NOR閃存，基于Bus的RAM接口。NAND芯片以頁為單位讀寫，以塊為單位擦除，通過多個引腳傳送命令地址數據，使用較復雜的I/O接口來控制。以本文使用的東芝TC58512FT(64MNand)為例，分為4096塊，每塊有32頁，每頁有512B的數據區+16B的OOB(out of band)區。(4096×32×512B=64MB)，均通過8跟IOM線串行控制，如圖l所示。

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　　同時由于工藝限制，NAND閃存中允許存在壞塊。NAND閃存的每一頁有16B(頁長度512B)的OOB區用來存放ECC校驗數據，ECC有效標志，壞塊標志等。所有這些決定了于NAND的存儲系統設計需要處理不同于其它類型閃存特有問題。

　　2 MTD的NAND結構

　　Linux MTD層是Linux操作系統和存儲介質之間的一個適配層。MTD是Linux的一個子集，用來作為具體的硬件設備驅動和上層文件系統的橋梁。MTD層有兩個非常顯著的優異點：

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　　(1)簡化驅動的開發。設計基于MTD的驅動，所需要做的事情就是按照標準的公共接口函數的接口，根據微處理器NandFlash控制器的不同做適當的修改，而無需去理會字符(塊)設備驅動設計標準，因為所有這些復雜的與內核的交互接口機制mtd已經做好了，開發行的精力只需要集中在實現對物理設備的范圍控制。

　　(2)NandFlash使用環境的獨立性。上層應用只需要訪問mtd抽象層提供的字符設備方式或者塊設備方式來訪問mtd設備，因此具體驅動對于上層應用來說是具有獨立性的，即使底層驅動修改了，上層擁有也不需要改動。并且由于mtd抽象層，上層應用就可以避免直接對具體硬件操作，而是對mtd操作，這樣，這些應用就不是建立在某個具體的設備上，更好地實現了通用性和兼容性。

　　mtd抽象層用一個數組struct mtd_info*mtd_table[MAX_MTD_DEVICES]保存系統中所有的設備，mtd設備利用struct mtd_info這個結構來描述，該結構中描述了存儲設備的基本信息和具體操作所需要的內核函數，mtd系統的那個機制主要就是圍繞這個結構來實現的。

　　下面簡單介紹下這個結構：

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　　3 基于SEP4020的NandFlash驅動的實現

　　SEP4020由東南大學國家專用集成電路系統工程技術研究中心設計，使用0.18μm標準CMOS的工藝設計，內嵌ARM720T內核，帶8kB指令數據Cache和全功能MMU，采用馮諾依曼結構的微處理。支持NandFlash的硬件ecc和軟件ecc，支持3級到5級地址，并提供512byte和2k bytes的頁支持(本文以3級地址，一頁為512byte為實現目標)。根據。NandFlash實際使用中大量操作均為對整頁的處理，本文利用片內dma搬運技術，提高對NandFlash的讀寫速度。

　　3.1 NandFlash讀函數的核心代碼

　　//讀取數據，長度可能為528，512，16;但由于NandFlash的控制器只支持整頁的讀寫和//oob區的讀，而這里發送的命令是讀取數據，所以要整頁讀，數據長度為528。

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　　3.2 NandFlash寫函數的核心代碼

　　由于NandFlash本身只支持整頁的寫，而不支持直接對oob區的寫操作，而MTD上層需要對oob區進行一系列的操作，因此在對oob進行操作時需要先讀取該頁數據區，并將上層傳送的oob區數據一起組成一整頁，然后才能寫入NandFlash。

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　　4 結束語

　　本文以NandFlash芯片的特點入手，分析了LinuxMTD層架構及優點，給出了基于SEP4020微處理器的NandFlash驅動設計，并利用SEP4020內置的dma技術，提高了對NandFlash的讀寫速度。根據實驗表明，本文實現的NandFlash驅動提供的平均讀寫速度穩定在250kB/s，這樣的速度在一般的嵌入式應用中已經足夠。