CS创世SD NAND的存储芯片应用方案

前言:

　很感谢深圳雷龙发展有限公司为博主提供的两片SD NAND的存储芯片，在这里博主记录一下自己的使用过程以及部分设计。

　深入了解该产品：

　拿到这个产品之后，我大致了解了下两款芯片的性能。CSNP4GCR01-AMW是一种基于NAND闪存和SD控制器的4Gb密度嵌入式存储；而CSNP32GCR01-AOW是一种基于NAND闪存和SD控制器的32Gb密度嵌入式存储。与原始NAND相比其具有嵌入式坏块管理和更强的嵌入式ECC。即使在异常断电，它仍然可以安全地保存数据。作为一个存储芯片，它确实做到了小巧，LGA-8的封装对比我之前用到过的TF卡，只占到了其面积的三分之一，这样对于一些嵌入式的设计就方便了很多。

　雷龙官方还很贴心的提供了样品的测试板，在这款测试板上，我焊接了4GB的CSNP4GCR01-AMW上去，并且跑了一下分，对于一款小的存储芯片而言，实在难得。

　（上图为测试板焊接图）

　博主日前在设计基于H616与NB-IOT的嵌入式智能储物柜的时候考虑过存储方面的问题，当时在SD NAND和EMMC与TF卡中徘徊，以下是几个存储类型的对比。

　经过多方对比，本着不需要频繁更换的原则，同时也为了更好的防水和成本考虑，最终决定使用雷龙公司的SD NAND 作为设计样品的存储部分。

　此外，SD NAND还具有不用写驱动程序自带坏块管理的NAND FLASH（贴片式TF卡），不标准的SDIO接口，也同时兼容SPI/SD接口，10万次的SLC晶圆擦写寿命，通过一万次的随机掉电测试耐高低温，经过跑分测得，速度级别Class10。标准的SD2.0协议，普通的SD卡可以直接驱动，支持TF卡启动的SOC都可以用SD NAND，而且雷龙官方还贴心的提供了STM32参考例程和原厂技术支持，这对于刚上手的小白而言，十分友好。

　设计理念：

　使用H616作为主控CPU并搭配NB-IOT来向申请下来的云端传输数据，当WIFI正常时，储物数据每搁两小时向云端传输一次，当有人取出物品时再次向云端发送一次数据（不保留在SD NAND中）；一旦系统检测到WIFI出现问题，储物数据转而存储到SD NAND中，取物时输入的物品ID和取出时间一并放入SD NAND中（我也是看中了SD NAND与原始NAND相比其具有嵌入式坏块管理和更强的嵌入式ECC。即使在异常断电，它仍然可以安全地保存数据这一点）。

　部分SD NAND的参考设计

　根据官方数据手册提供的SD NAND参考设计，只占用8个GPIO，对于H616来说，确实很友好

　这里为了不泄露他人的劳动成果，我也就不粘PCB设计了。

　采用H616驱动SD NAND的示例代码

　下面是关于H616驱动SD NAND的示例代码，这里记录一下自己当初的学习过程（注：这个代码不能直接拿过来就用，而是要根据自己的需求修改）

1. #include
2. #include
3. #include
4. #include
5. #include "h616_sdio.h"
6.  
7. // 定义SDIO引脚
8. #define SDIO_CMD_PIN 0
9. #define SDIO_CLK_PIN 1
10. #define SDIO_D0_PIN 2
11. #define SDIO_D1_PIN 3
12. #define SDIO_D2_PIN 4
13. #define SDIO_D3_PIN 5
14.  
15. // 定义NAND芯片命令
16. #define CMD_READ 0x00
17. #define CMD_WRITE 0x80
18. #define CMD_ERASE 0x60
19. #define CMD_STATUS 0x70
20. #define CMD_RESET 0xff
21.  
22. // 定义NAND芯片状态
23. #define STATUS_READY 0x40
24. #define STATUS_ERROR 0x01
25.  
26. // 初始化SDIO控制器
27. void sdio_init()
28. {
29. // 设置SDIO引脚模式和速率
30. h616_sdio_set_pin_mode(SDIO_CMD_PIN, H616_SDIO_PIN_MODE_SDIO);
31. h616_sdio_set_pin_mode(SDIO_CLK_PIN, H616_SDIO_PIN_MODE_SDIO);
32. h616_sdio_set_pin_mode(SDIO_D0_PIN, H616_SDIO_PIN_MODE_SDIO);
33. h616_sdio_set_pin_mode(SDIO_D1_PIN, H616_SDIO_PIN_MODE_SDIO);
34. h616_sdio_set_pin_mode(SDIO_D2_PIN, H616_SDIO_PIN_MODE_SDIO);
35. h616_sdio_set_pin_mode(SDIO_D3_PIN, H616_SDIO_PIN_MODE_SDIO);
36. h616_sdio_set_clock(H616_SDIO_CLOCK_FREQ_25MHZ);
37.  
38. // 初始化SDIO控制器
39. h616_sdio_init();
40. }
41.  
42. // 发送NAND芯片命令
43. void nand_send_cmd(uint8_t cmd)
44. {
45. // 设置SDIO控制器传输模式和命令码
46. h616_sdio_set_transfer_mode(H616_SDIO_TRANSFER_MODE_WRITE);
47. h616_sdio_set_command_code(cmd);
48.  
49. // 发送命令
50. h616_sdio_send_command();
51. }
52.  
53. // 发送NAND芯片地址
54. void nand_send_addr(uint32_t addr)
55. {
56. // 设置SDIO控制器传输模式和地址
57. h616_sdio_set_transfer_mode(H616_SDIO_TRANSFER_MODE_WRITE);
58. h616_sdio_set_address(addr);
59.  
60. // 发送地址
61. h616_sdio_send_address();
62. }
63.  
64. // 读取NAND芯片数据
65. void nand_read_data(uint8_t *data, uint32_t size)
66. {
67. // 设置SDIO控制器传输模式
68. h616_sdio_set_transfer_mode(H616_SDIO_TRANSFER_MODE_READ);
69.  
70. // 读取数据
71. h616_sdio_read_data(data, size);
72. }
73.  
74. // 写入NAND芯片数据
75. void nand_write_data(const uint8_t *data, uint32_t size)
76. {
77. // 设置SDIO控制器传输模式
78. h616_sdio_set_transfer_mode(H616_SDIO_TRANSFER_MODE_WRITE);
79.  
80. // 写入数据
81. h616_sdio_write_data(data, size);
82. }
83.  
84. // 读取NAND芯片状态
85. uint8_t nand_read_status()
86. {
87. uint8_t status;
88.  
89. // 发送读取状态命令
90. nand_send_cmd(CMD_STATUS);
91.  
92. // 读取状态
93. nand_read_data(&status, 1);
94.  
95. return status;
96. }
97.  
98. // 等待NAND芯片准备就绪
99. void nand_wait_ready()
100. {
101. uint8_t status;
102.  
103. // 循环读取状态，直到NAND芯片准备就绪
104. do {
105. status = nand_read_status();
106. } while ((status & STATUS_READY) == 0);
107. }
108.  
109. // 读取NAND芯片数据
110. void nand_read(uint32_t page, uint32_t column, uint8_t *data, uint32_t size)
111. {
112. // 发送读取命令和地址
113. nand_send_cmd(CMD_READ);
114. nand_send_addr(column | (page << 8));
115.  
116. // 等待NAND芯片准备就绪
117. nand_wait_ready();
118.  
119. // 读取数据
120. nand_read_data(data, size);
121. }
122.  
123. // 写入NAND芯片数据
124. void nand_write(uint32_t page, uint32_t column, const uint8_t *data, uint32_t size)
125. {
126. // 发送写入命令和地址
127. nand_send_cmd(CMD_WRITE);
128. nand_send_addr(column | (page << 8));
129.  
130. // 写入数据
131. nand_write_data(data, size);
132.  
133. // 等待NAND芯片准备就绪
134. nand_wait_ready();
135. }
136.  
137. // 擦除NAND芯片块
138. void nand_erase(uint32_t block)
139. {
140. // 发送擦除命令和地址
141. nand_send_cmd(CMD_ERASE);
142. nand_send_addr(block << 8);
143.  
144. // 等待NAND芯片准备就绪
145. nand_wait_ready();
146. }
147.  
148. // 复位NAND芯片
149. void nand_reset()
150. {
151. // 发送复位命令
152. nand_send_cmd(CMD_RESET);
153.  
154. // 等待NAND芯片准备就绪
155. nand_wait_ready();
156. }
157.  
158. // 示例程序入口
159. int main()
160. {
161. uint8_t data[2048];
162. memset(data, 0x5a, sizeof(data));
163.  
164. // 初始化SDIO控制器
165. sdio_init();
166.  
167. // 复位NAND芯片
168. nand_reset();
169.  
170. // 擦除第0块
171. nand_erase(0);
172.  
173. // 写入第0页
174. nand_write(0, 0, data, sizeof(data));
175.  
176. // 读取第0页
177. nand_read(0, 0, data, sizeof(data));
178.  
179. return 0;
180. }