Univerzální programátor nand flash. Univerzální programátor TNM5000. Způsob: Sestavte si programátor sami zakoupením hotové desky plošných spojů a flashovaného mikrokontroléru

2017-05-25 Datum poslední změny: 2018-10-10

Článek se zabývá: Vlastnosti použití mikroobvodů NAND BLIKAT, metody rozvržení stránky a špatná správa bloků. Doporučení pro programování na programátorech.

OBSAH:

1. TEORIE

1.1. Rozdíl mezi čipy NAND FLASH a konvenčními čipy

Pokud se neponoříte do složitosti technologie, pak je rozdíl mezi mikroobvody NAND z jiných paměťových čipů je následující:

• Mikroobvody NAND mít velmi velký objem.
• Mikroobvody NAND může mít špatné (špatné) bloky.
• Velikost stránky evidence není mocnina 2 .
• Zápis na mikročip odneseno pouze stránky , mazání - alespoň v blocích .

Existuje několik dalších rozdílů, ale první dva jsou klíčové. Způsobuje nejvíce problémů přítomnost špatných bloků.

1.2. Organizace NAND FLASH čipů

Zjistěte více o organizaci a struktuře mikroobvodů NAND lze číst v odborné literatuře, ale upozorňujeme, že:

• Mikroobvody NAND organizovaný v stránky (stránky), stránky v bloky (bloky), blokuje logické moduly (měsíc).
• Velikost stránky NAND ne násobek síly 2.
• Stránka se skládá z základní A náhradní (náhradní) oblasti.

Jak zamýšleli vývojáři NAND PROTIjádrová oblast musí být nalezen samotná data, A v náhradním (rezervním) prostoru - špatné značky bloků, kontrolní součty hlavní oblast, ostatní servisní informace.

Pokud mluví o velikost stránky NAND čipy 512 byte nebo 2K bajtů, pak mluvíme o velikost hlavní plochy stránky, s výjimkou náhradní.

1.3. Způsoby použití oblasti pro stránku

Připomeňme ještě jednou, že podle záměru vývojářů NAND čipů v náhradním prostoru by měl nachází se: špatné značky bloků, kontrolní součty hlavní datová oblast, jiný servisní informace.

Většina vývojářů popisuje pouze umístěníšpatné značky bloků v dodaných mikroobvodech. Pro další aspekty využití náhradní plochy jsou uvedena obecná doporučení a algoritmus pro výpočet ECC, obvykle podle Haminga. Samsung jde o krok dále s doporučeními nazvanými „ Náhradní oblast NAND flash paměti. Standard destinace "("NAND Flash Spare Area. Assignment Standard", 27. dubna 2005, Memory Division, Samsung Electronics Co., Ltd).

Tato norma tedy předpokládá následující využití náhradní plochy:

Pro mikroobvody s velikostí stránky 2048+64 bajtů t hlavní a náhradní oblast stránky je rozdělena na 4 fragmenty (sektory):

Každý fragment jejich hlavní plocha je zarovnaná fragment náhradního prostoru.

To ale není jediný "standard" pro alokaci paměti stránky, jen my jich známe několik desítek, například:

• "Správa NAND FLASH pod WinCE 5.0 ", NXP;
• "Bad Block Management pro NAND Flash pomocí NX2LP “, 15. prosince 2006, Cypress Semiconductor;
• "OLPC NAND Bad Block Management “, OLPC.

1.4. NAND obraz a binární obraz

Můžete se setkat dvě možnosti obrázek pro záznam:

1. Binární nezlomený na stránky a žádná náhradní plocha.
   Tato možnost je možná, pokud používáte vývojář zařízení NAND nebo takový soubor obdrželi od vývojáře. Takový obrázek je vhodný pro zápis na čipy se stránkami libovolné velikosti a libovolného rozložení náhradní plochy, jen je třeba vědět, jakou metodou bude náhradní plocha tvořena.
2. Obraz načtený z jiného čipu (vzorku) obsahující náhradní oblast se špatným označením bloků, servisní informace a řídicí kódy.
   Takový obrázek lze napsat pouze do mikroobvodu přesně stejnou velikost stránky a bloky.

Ti specialisté, kteří se zabývají opravami různých zařízení, se častěji setkají s druhým případem. V takovém případě je často obtížné určit použitou metodu přidělení náhradní oblasti a použitou metodu správy špatných bloků.

1.5. Tovární značení špatných bloků

Jediné, co je víceméně standardizované, je tovární značení špatných bloků.

• Špatné bloky jsou označeny na 0. nebo 1. strana pro čipy s velikostí stránky menší než 4K.
• Pro 4K stránek a více, může být označení zapnuto poslední strana blok.
• Moje maličkost špatná značka bloku se nachází v oblasti náhradní stránky v byte 5 pro malé stránky (512 bajtů) a v byte 0 pro velké stránky (2 kB).
• Špatná značka bloku může záležet 0x00 nebo 0xF0 pro malé stránky A 0x00 více X.
• dobré bloky vždy označeny 0xFF.
• V každém případě hodnota jiné než 0xFF programátor vnímá jako špatná značka bloku.
• Typicky v moderní NAND špatný blok je zcela vyplněn hodnotou 0x00.

Je tu jeden problém: špatný blok lze vymazat. Tímto způsobem můžete ztratit informace o špatných blocích mikroobvodu.

Pokud však mikroobvod již v zařízení fungoval, není tento způsob označování špatných bloků vždy používán. Někdy ani informace o špatných blocích nejsou uloženy v paměti NAND. Ale nejčastěji, i když vývojář softwaru zařízení používá jiné špatné schéma správy bloků, raději nevymaže tovární označení.

1.6. Špatná správa bloků

Vývojáři NAND mikroobvody doporučují používat následující schémata špatného řízení bloků:

• Složitšpatné bloky
• Používání náhradní oblasti

Také metody pro správu špatných bloků někdy zahrnují použití oprava chyb(ECC). Je třeba poznamenat, že použití jediné opravy chyb neodstraňuje více chyb a stále nutí k použití jednoho z výše uvedených schémat. Navíc většina NAND mikroobvody mají garantovanou oblast zabezpečenou proti selhání, ve které se neobjevují špatné bloky. Oblast zabezpečená proti selhání se obvykle nachází na začátku čipu.

Tyto způsoby správy špatných bloků jsou dobře popsány v technické dokumentaci výrobců. NAND a široce diskutované v literatuře o použití NAND. Připomeňme si však krátce jejich podstatu:

Přeskočit špatné bloky:
Pokud je aktuální blok špatný, je přeskočen a informace je zapsána do dalšího volného bloku. Toto schéma je univerzální, snadno implementovatelné, ale poněkud problematické pro případy, kdy se během provozu objeví špatné bloky. Pro plné fungování tohoto schématu musí být uvnitř bloku uloženo logické číslo bloku (standard pro přidělování náhradní oblasti od Samsungu, to vlastně předpokládá). Při práci podle tohoto schématu musí řadič někde uložit tabulku shody mezi čísly logických bloků a jejich fyzickými čísly, jinak bude přístup do paměti značně zpomalen.

Proto je logickým vývojem schéma využití náhradní plochy:
Podle této metody je celé množství paměti rozděleno na dvě části: hlavní a záložní. Když se v hlavní paměti objeví špatný blok, je nahrazen blokem z náhradní paměti a odpovídající záznam je proveden v tabulce přemapování bloků. Tabulka přemapování je uložena buď v zaručeně bezpečném bloku, nebo ve více instancích. Formát tabulky je jiný, ukládá se na různá místa. Samsung opět popisuje standard pro formát a uspořádání tabulky, ale málokdo se jím řídí.

2. PRAXE

2.1. Vyhledávání špatných bloků NAND

programátor ChipStar umožňuje rychlé skenování čipu NAND na přítomnost špatných bloků v souladu s továrním značením špatných bloků.

Vyberte položku nabídky " Chip|Hledejte špatné bloky ", bude čip zkontrolován na špatné bloky. Výsledek je uveden v tabulce.

Tato akce je nutná pouze v případě, že chcete pouze zobrazit seznam špatných bloků. Ve všech ostatních případech se vyhledávání špatných bloků v případě potřeby provádí automaticky.

2.2. Špatné bloky v obrazu NAND

Při čtení obrazu NAND čipu programátor navíc ukládá informace o velikosti stránky a bloku čipu. Informace jsou uloženy v samostatném souboru. Pokud jste si tedy přečetli a uložili obrázek mikroobvodu do souboru <имя_файла>.nbin program vytvoří další soubor: <имя_файла>.cfs . Při otevírání souboru <имя_файла>.nbin soubor <имя_файла>.cfs se bude také počítat. V souboru <имя_файла>.cfs zaznamenává se informace o velikosti stránky a bloku čipu. Po načtení čipu nebo otevření souboru jako .nbin Na základě informací o velikosti stránky a bloku se provádí skenování obrázku na pozadí, zda neobsahuje špatné bloky.

Možnosti NAND a informace o špatných blocích lze zobrazit na kartě " NAND"Editor programu:

binární obraz NAND lze zobrazit pod hlavní paměť ":

V režimu editoru NAND je zvýrazněna náhradní oblast stránky matnější barva, zpřístupní se také tlačítka pro procházení stránkami, bloky a rychlý skok na začátek náhradní oblasti aktuální stránky. Ve stavovém řádku editoru se navíc zobrazuje kromě adresy kurzoru číslo stránky A číslo bloku kde se nachází kurzor. To vše umožňuje pohodlnější prohlížení obsahu čipu.

2.3 Vymazání NAND

Výchozí programátor nemažešpatné bloky, ale pokud vypnete možnost " Kontrola a přeskakování špatných bloků " Špatné bloky mohou být vymazány a označení špatných bloků může být ztraceno. Tuto možnost deaktivujte pouze v případě potřeby.

Přeskočí se pouze špatné bloky označené podle továrního označení. Pokud zařízení používá jiná špatná označení bloků, budou vymazána, protože je programátorský software neuvidí. Pro práci s nestandardním značením špatných bloků může programátor použít externí pluginy.

2.4. Testování mikroobvodu na absenci záznamu

Ve výchozím nastavení programátor při kontrole ignoruje všechny špatné bloky, ale pokud zakážete " Skenování a přeskakování špatných bloků "Špatné bloky budou zkontrolovány, což přirozeně povede k chybám testování.

2.5. Zápis hotového obrázku na čip

Záznam obrazu NAND v mikroobvodu se poněkud liší od obvyklého BLIKAT mikročipy. V první řadě se musí shodovat velikosti stránek obraz a cílový čip. Pokud je použita špatná správa bloků, musí odpovídat velikosti bloků obrázky a mikročipy.

Software pro všechny programátory ChipStar podporuje tři metody pro správu špatných bloků vestavěné nástroje a neomezený počet pomocí pluginů. Navíc můžete nastavit počet zapisovatelných bloků na začátku čipu, což ve skutečnosti je Čtvrtý způsob, jak spravovat špatné bloky.

Metoda 1: Ignorujte špatné bloky

Jednoduché kopírování, ignorování špatných bloků (špatné bloky se zapisují stejně jako normální).

Nejvhodnější pro kopírování čipů NAND aniž bychom se ponořili do jeho vnitřní struktury, za předpokladu, že čip, který má být zapsán neobsahuje špatné bloky . Pokud je na původním obrázku byly přítomny špatné bloky , nakonec se tvoří falešné špatné bloky . Vzhled falešných špatných bloků neovlivní provoz zařízení. Pokud však čip již obsahuje špatné bloky, při pokusu o zápis na takový čip se objeví špatné bloky s nepředvídatelnými následky. Tip: můžete zkusit čip zcela vymazat, včetně špatných bloků, a poté jej zkopírovat. Pokud se zápis do špatného bloku podaří (to se často stává), vaše zařízení bude fungovat správně, v budoucnu software zařízení identifikuje špatný blok a nahradí jej dobrým v souladu se svým operačním algoritmem.

Metoda 2: obejít špatné bloky

Obcházení špatných bloků ze zdrojového obrázku nejsou zapsány žádné špatné bloky A informace se nezapisují do špatných bloků mikroobvodu. Toto není nejlepší politika kopírování, ale je bezpečná proti špatným blokům čipů: žádná informace se neztratí o špatných blocích čipů a neobjeví se žádné falešné špatné bloky. V některých případech může taková politika kopírování pomoci obnovit funkčnost neznámého zařízení.

Metoda 3: Přeskočte špatné bloky

původní obrázek		Čip (počáteční stav)		Čip (výsledek)
Blok 0 dobrý		Blok čistý		Blok 0 dobrý
Blok 1 špatný		Blok čistý		Blok 2 dobrý
Blok 2 dobrý		Blok čistý		Blok 3 dobrý
Blok 3 dobrý		Blok špatný		Blok špatný
Blok 4 dobrý	Blok čistý		Blok 4 dobrý
Hranice záznamu
Blok 5 dobrý	Blok čistý		Blok čistý

Nahrávání přeskakování špatných bloků předpokládá, že zařízení používá právě takový špatný algoritmus správy bloků a ne nějaký jiný. Za těchto podmínek je zaručeno správné kopírování informací.

Metoda 4: Zapište pouze zaručenou bezpečnou oblast

Ve většině moderních NAND mikroobvody, je zaručeno, že první bloky (alespoň jeden) nebudou mít žádné poruchy. V mnoha zařízeních je na začátku čipu kód pro bootloader a operační systém zařízení. Často stačí zkopírovat pouze tyto oblasti.

Zadejte velikost záznamu v blocích v dialogu nastavení režimů záznamu.

Další způsoby, jak spravovat špatné bloky

Software Programátoři ChipStar podporuje všechny špatné algoritmy správy bloků NAND pomocí externích pluginů. Pokud jsou nainstalovány pluginy, popisy dalších metod se objeví v " Správa špatných bloků NAND ". Parametry vybrané metody můžete nakonfigurovat kliknutím na tlačítko " Externí plugin ".

Použití kódů pro opravu chyb (ECC)

Použití kódů pro opravu chyb umožňuje obnovit jednotlivé chyby na stránce NAND.

K obnovení jednotlivých chyb v sektoru lze použít různé algoritmy. V závislosti na algoritmu ECC, lze obnovit jiný počet chyb na sektor (512+16 bajtů). pod pojmem " singl "rozuměl chyba pouze v jednom bitu data. Pro NAND s velikostí stránky 512 + 16 bajtů je koncept " sektor" A " strana" sladit se. Pro NAND s velkými velikostmi stránek používá programátor ChipStar schéma sektorového stránkování, jak je popsáno. V nastavení nahrávání nebo ověřování můžete určit, kolik chyb na sektor může algoritmus použitý ve vašem zařízení opravit. V souladu s tím nebudou mikroobvody s přijatelným počtem chyb odmítnuty, v okně statistiky se zobrazí informace o počtu opravitelných chyb:

Informace o počtu povolených chyb na sektor pro každý konkrétní čip naleznete v dokumentace na mikročip. Všechny nově přidané čipy NAND jsou zaneseny do databáze programátora s přihlédnutím k počtu přípustných chyb.

Samopřidáním mikročipy:

• Li podporováno ONFI, pak přípustný počet chyb na sektor číst z tabulky parametrů čipu a nainstalováno na správnou hodnotu.
• pokud čip nepodporuje ONFI, uživatel hodnotu byste si měli nastavit sami pomocí dokumentace k čipu.

Na nové čipy NAND Výroba Samsung hodnota povoleného počtu chyb na sektor je zakódována jako součást identifikátoru čipu. Proto u takových čipů bude správně nastaven i přípustný počet chyb na sektor.

Při čtení obsahu mikroobvodu za účelem jeho dalšího uložení nebo kopírování, jednotlivé chyby nelze spolehlivě identifikovat. Výsledný obrázek lze poté samostatně analyzovat na chyby výpočtem kontrolních kódů ECC externí aplikací za předpokladu, že přesně použitý algoritmus a označení stránky jsou známé .

Software programátoru ChipStar nabízí nepřímou statistickou metodu pro identifikaci a eliminaci jednotlivých chyb. Metoda pouze odhaluje nestabilní chyby s není zaručeno důvěryhodnost. Chcete-li provést čtení s detekcí chyb, musíte vybrat " Selektivní čtení“ a na záložce „NAND“ zaškrtněte políčko „ Povolit režim opravy chyb"

Můžete nastavit počet opakování čtení k porovnání a celkový počet opakování čtení při chybě. Je třeba mít na paměti, že použití této metody zpomaluje proces čtení.

Statistický algoritmus detekce chyb funguje následovně:

1. Stránka NAND se čte několikrát za sebou (alespoň třikrát).
2. Načtená data se porovnávají bajt po bajtu.
3. Pokud nejsou nalezeny žádné chyby porovnání, předpokládá se, že stránka je bez chyb.
4. Pokud jsou během porovnávání nalezeny chyby, stránka se přečte ještě několikrát.
5. U každé chyby počet přečtení Jednotky A nuly.
6. Zvažuje se správná hodnota („0“ nebo „1“), což se ukázalo být více.

Algoritmus funguje dobře, pokud je pravděpodobnost chyby v určitém bitu mikroobvodu menší než 0,5. Při čtení mikroobvodu se počítají "opravené" chyby a pravděpodobnost správného čtení.

2.6. Převést binární obrázek na obrázek NAND

Vše výše popsané se týkalo spíše kopírování NAND a záznamy podle čipového vzoru, často je to však nutné zapište původní binární obraz programu do čistého čipu. Před zápisem je potřeba převést binární obrázek na obrázek NAND přidáním na každou stránku náhradní plocha a správně jej vyplňte. Chcete-li to provést, otevřete svůj binární soubor, vyberte položku nabídky " ". Zobrazí se dialogové okno:

Nastavte režim převodu na formát NAND: " Binární obrázek... ", zadejte velikost stránky a NAND bloku nebo vyberte požadovaný čip. Vyberte formát náhradní oblasti. Programátor podporuje jednoduché vyplnění oblasti hodnotami FF pomocí vestavěných nástrojů a dalších metod pomocí zásuvných modulů. S programátorem je dodáván zásuvný modul, který implementuje přiřazení náhradních oblastí doporučených společností Samsung.

Pokud potřebujete nějaké implementovat další možnost distribuce - dejte nám vědět a my vám připravíme příslušný plugin, nebo si můžete požadovaný plugin implementovat sami.

2.7. Kompatibilita s obrázky NAND načtenými jinými programátory

Pokud máte Obrázek NAND, přečtené jiným programátorem nebo získané z jiného zdroje, musí být konvertovat do zapisovatelného formátu Programátor ChipStar.

Chcete-li to provést, postupujte takto:

• Otevřete soubor, vyberte položku nabídky " Upravit|Přepnout režim editoru NAND Zobrazí se dialogové okno, jak je uvedeno výše.
• Nastavte režim převodu na formát NAND: "Obrázek je již NAND ... “, uveďte velikost stránky A blok NAND nebo vyberte požadovaný čip. klikněte na " Pokračovat".
• V editoru se objeví karta NAND “ a obraz začne hledat špatné bloky.
• Výsledný soubor lze uložit jako NAND, soubor získá příponu .nbin výchozí.

2019-12-30 Datum poslední aktualizace softwaru: 2019-12-30

Janus se dvěma tvářemi

Rozhodli jsme se nazvat tohoto programátora " Janus".

proč tomu tak je? Protože v římské mytologii je Janus dvoutvárný bůh dveří, vchodů a východů, stejně jako začátku a konce. jaká je souvislost? Proč náš programátor ChipStar-Janus dvoutvárný?

A proč:

• Z jedné strany, tento programátor je jednoduchý. Šířit jako bezplatný projekt, může snadno vyrobit sami.
• Z druhé strany, je vyvíjen společností, po dlouhou dobu profesionálně angažovaný vývoj a výroba různých radioelektronických zařízení včetně programátorů.

• Z jedné strany, tento programátor je jednoduchý, na první pohled nemá příliš působivé vlastnosti.
• Z druhé strany, funguje ve spojení s odborný program(mimochodem úplně stejný jako ostatní profesionální programátoři ChipStar).

• Z jedné strany, tento programátor nabízíme zdarma volný, uvolnit shromáždění.
• Z jedné strany, prodáváme také v hotové podobě, jako běžný rozpočtový produkt.

• Z jedné strany, na podomácku vyrobený programátor se záruka nevztahuje (což je přirozené).
• Z jedné strany, pokud jste to dokázali sestavit, tak to můžete opravit a programátor je tak jednoduchý, že v podstatě není co rozbít.

• Z jedné strany, je to jednoduché v okruhu programátor.
• Z jedné strany, prostřednictvím jednoduchých rozšiřujících adaptérů podporuje programování NAND BLIKAT a další mikroobvody jsou již „v zásuvce“.

Takže programátor ChipStar Janus pro mnoho specialistů to může být skutečné východisko v situaci, kdy různí prostí či amatérští programátoři již nestačí a složitější programátor se zdá být nadbytečný nebo na něj není dostatek alokovaného rozpočtu.

Co nás vedlo k vývoji tohoto programátoru.

Existuje velké množství jednoduchých specializovaných programátorů vhodných pro vlastní výroba.

Existuje mnoho levných Čínští programátoři již připravené.

Je jich docela dost amatérský vývoj, často kvalitnější než ty druhé.

Zdálo by se, jaký smysl má jiné řemeslo?

Dlouhodobě vyvíjíme, vyrábíme a podporujeme univerzální programátory především pro účely. Máme bohaté zkušenosti s prací s různými mikroobvody. Často se na nás obracejí lidé, kteří již některý z výše uvedených „produktů“ smontovali a často i koupili. Často je pro naše specialisty nemožné podívat se na obvodová řešení, kvalitu sestavení a především na software těchto zařízení bez smíchu/slz/zděšení (podtrhněte podle potřeby). No a když programátor stojí "tři kopejky", koupil jsem to, něco funguje, něco nefunguje, ale peníze nejsou velké. Často nás ale poměr cena/výkon u takových zařízení mírně řečeno překvapí. Chci zvolat: za tolik to nestojí!

Kromě všeho výše uvedeného existuje speciální kategorie programátorů vhodných pro vlastní výrobu - jedná se o programátory (přesněji programátorské obvody a software) vyvinuté specialisty z firem vyrábějících mikroobvody (hlavně mikrokontroléry). Takové programátory jsou navrženy zcela profesionálně, v jejich obvodech nejsou žádné "chyby". Podporují všechny deklarované čipy. Existují však dvě "malé" nevýhody: seznam programovatelných mikroobvodů je velmi omezený (což je zcela pochopitelné) a software je velmi spartánský - zpravidla žádné další funkce - pouze vymazat, zapsat, ověřit. Často i funkce čtenížádný mikročip.

Takže programátor ChipStar Janus v počáteční konfiguraci je to obvodový programátor. V tomto režimu podporuje mikrokontroléry PIC A AVR firmy Mikročip, některé architektury mikrokontrolérů MCS51, mikrokontroléry STMicroelectronics a řada dalších, stejně jako sériové paměťové čipy s rozhraním I2C(většinou epizoda 24). Nejjednodušší adaptéry můžete připojit k rozšiřujícímu konektoru programátoru a začít programovat paměťové čipy „do patice“.

Programování "v zásuvce" je nyní implementováno:

1. EPROM) s rozhraním I2C(série 24xx);
2. sériové flash paměťové čipy (Serial BLIKAT) s rozhraním SPI (SPI Flash);
3. sériové paměťové čipy (Serial EPROM) s rozhraním MW (řada 93xx);
4. mikročipy NAND FLASH;

Programátor a software podporuje technologii samopřidávání mikroobvodů na tři kliknutí. Doposud bylo implementováno přidání mikroobvodů NAND A I2C. Ve velmi blízké budoucnosti se plánuje implementace této technologie pro MW čipy ( řada 93xx) A AVR. Získáte tak nejen programátora, ale výkonný nástroj pro samostatnou práci.

Tři způsoby, jak získat programátora ChipStar-Janus

1. způsob:
Sestavte si programátor kompletně sami

Metoda je vhodná pro ty, kteří mají čas, zkušenosti a chuť, ale omezené finanční prostředky. Nebo jen zvědavý.

Algoritmus akce:

2. způsob:
Sestavte si programátor sami zakoupením hotové desky plošných spojů a flashovaného mikrokontroléru

Metoda je podobná předchozí, pouze se ušetříte od nejobtížnějších operací: výroby desek plošných spojů a firmwaru mikrokontroléru bez programátoru.

Algoritmus akce:

1. Přečtěte si podmínky použití samostatně sestaveného programátoru.
2. Přečtěte si pokyny pro sestavení programátoru.
3. Stáhněte si úplnou dokumentaci pro programátora.
4. Kupte si montážní sadu (hotovou desku plošných spojů a mikrokontrolér s již napsaným firmwarem).
5. Pořiďte si potřebné vybavení pro sestavení programátoru dle