0. 目的与范围

本规范约束 SPI NAND 器件在嵌入式固件中的软件行为：命令序列、状态判读、 超时预算、坏块与 ECC 处理、掉电保护。凡本文与器件 datasheet 冲突，以 datasheet 为准。

• 统一命令序列：读（两段式）、编程（三段式）、擦除（WREN + D8h）各自固化为一套标准流程。
• 统一状态判读：只用 0Fh + C0h 轮询 OIP，并同时检查 P_FAIL / E_FAIL / ECCS。
• 统一坏块策略：上电扫描建立坏块表（BBT），NVB = 1004，运行时增量标记。
• 统一掉电保护：给出写窗口、提交协议与刷新阈值，明确哪些操作是原子的。

一句话结论：SPI NAND 是「先搬进 cache 再操作」的器件 —— 所有读都是 13h 把整页搬进 cache 再用 03h/0Bh 读出；所有写都是 02h 装数据进 cache 再用 10h 落阵列。 没有 WREN 的 10h 会被静默忽略，没有 OIP 轮询的 10h 会写出半页数据，没有 ECCS 判读的读会带回已损坏的数据。

文档使用说明

• 本文是《SPI NAND Flash 电路设计指南》的软件配套篇：硬件篇解决「怎么接、怎么供电、怎么走线」，本文解决「驱动怎么写、协议怎么等、错误怎么救」。
• 命令码、寄存器位、时序值均取自 XT26G01D Spec v1.1 与 XT26G11D Spec v1.0。其它容量 / 其它厂商型号存在差异，移植前必须逐条核对。
• 文中 C 代码为协议骨架伪代码，演示流程与判断条件，非特定平台可直接编译的完整实现；spi_transfer()、now_us() 等为平台相关底层。

1 · 器件定位与阵列组织

SPI NAND 不是「带坏块的 NOR」。它保留了 NAND 的页/块结构与坏块约束，只是把接口换成了 SPI。软件设计的第一件事，是把「地址空间」和「ECC 边界」搞清楚。

1.1 器件定位与关键参数

数据取自 XT26G01D Spec v1.1 第 2 节 Features 与第 14.7 节 Performance Timing；XT26G11D 参数一致。

1.2 阵列组织与地址映射

SPI NAND 的地址分为两套，软件最容易在这里出错：

1.3 页、备用区与 ECC 扇区边界

片内 ECC 以 528 字节为一个扇区（512 B 主区 + 16 B 备用区），每页 4 个扇区，另有 64 B 存放 ECC 校验码：

1.4 与 SPI NOR 的关键差异（移植必读）

2 · 术语与缩写

本章统一术语口径，避免「页/块/sector/cache」在文档与代码里指的不是同一件事。

2.1 结构与命令术语

2.2 本文书写约定

• 命令码用小写十六进制带后缀 h 书写（如 13h），与 datasheet 保持一致；datasheet 中出现的 13H 大写形式含义相同。
• Feature 地址用两位十六进制 + H（如 A0H、C0H），指 Get/Set Features 命令后的那个地址字节。
• 状态位写作 C0H[0] 形式，方括号内为 bit 位序（bit0 为最低位）。
• 时序符号沿用 datasheet：tRD（页读）、tPROG（页编程）、tERS（块擦除）、tRST（复位恢复）。「典型值 / 最大值」成对给出时，软件超时必须按最大值预算。
• 代码示例为 C 伪代码，省略 SPI 传输底层实现，只表达命令序列与判据。

3 · 驱动架构与初始化

SPI NAND 的驱动比 NOR 多两层：坏块映射和 ECC 决策。这两层放错位置，后面所有优化都是白做。

3.1 分层职责

3.2 上电初始化流程

上电后器件处于整片写保护状态（BP2/BP1/BP0 默认均为 1，对应「All」），且 cache 内容未定义。初始化必须按下列顺序执行：

/* 上电初始化：返回 0 表示成功 */
int spinand_init(void)
{
    uint8_t id[2];

    delay_ms(3);                    /* tVSL: VCC(min) -> CS# low 至少 3 ms */
    spi_cs_high(); spi_cs_low();    /* 上电后必须经历一次 CS# 高->低 */

    if (spinand_read_id(id) != 0)   return -E_NODEV;   /* 9Fh */
    if (id[0] != 0x0B)              return -E_NODEV;   /* MID = XTX */
    if (id[1] != 0x31 && id[1] != 0x34)
                                    return -E_NODEV;   /* DID: G01D / G11D */

    /* 解锁：A0H 的 BP2:0 写 0；BRWD 保持 0，避免 WP# 硬件锁死 */
    if (set_feature(0xA0, 0x00) != 0) return -E_LOCK;

    /* 工作模式：B0H —— QE=1(bit0) / ECC_EN=1(bit4) / HSE=1(bit1) */
    if (set_feature(0xB0, 0x13) != 0) return -E_FEATURE;

    return bbt_scan();              /* 扫描 1024 块首页 800H，建立坏块表 */
}

3.3 器件识别：三级策略

1. 9Fh 读 ID（2 字节）：MID = 0Bh 判定为 XTX；DID = 31h（XT26G01D）或 34h（XT26G11D）。这是最快的路径，用于初始化早期筛选。
2. 13h + 000001h 读 Parameter Page：读回 ONFI 签名 4Fh 4Eh 46h 49h（"ONFI"），可拿到页大小 2048、spare 128、页/块 64、块/LUN 1024、tPROG 700 µs、tERS 10 ms、tRD 185 µs 等真实参数，并把器件型号字符串（byte 44-63，XT26G01D）读出来。
3. CRC 校验：Parameter Page 的 byte 254/255 为 CRC，多项式 X¹⁶+X¹⁵+X²+1，初值 4F4Eh。XT26G01D 的 CRC 为 1Ch/13h。校验不过说明读到的是噪声，应重试而非继续初始化。

4 · Feature 寄存器体系

SPI NAND 没有「状态寄存器 + 配置寄存器」的 NOR 式划分，所有配置与状态都通过 0Fh / 1Fh 加一个Feature 地址访问。理解这四个地址，就理解了整颗器件。

4.1 四张表总览

4.2 A0H —— 块保护与 BRWD 硬件锁

块保护由 CMP、INV、BP[2:0] 五个位组合决定保护区域。完整组合表见第 8 章。软件侧只需记住三条：

• 上电默认 BP[2:0] = 111 → 全片保护；写入前必须显式解锁。
• BRWD = 1 且 WP# 引脚为低时，A0H 的所有可写位都无法再改动——这是防软件误操作的硬件锁，一旦生效只能靠断电或拉高 WP# 解除。
• 向被保护区域发擦除命令 → 返回 E_FAIL（状态字节 04h）；发编程命令 → 返回 P_FAIL（08h）。

4.3 B0H —— 功能位（OTP / ECC / Quad / 高速）

4.4 C0H —— 状态寄存器

状态字节的 8 个位分工明确：bit7~4 是 ECC 结果，bit3~2 是失败标志，bit1 是写使能，bit0 是忙标志。轮询只看 bit0，判成败必须看 bit3~2 与 bit7~4。

/* 读状态：0Fh + C0H + 1 字节 */
uint8_t spinand_get_status(void)
{
    uint8_t tx[2] = {0x0F, 0xC0}, rx = 0;
    spi_cs_low();
    spi_transfer(tx, 2);
    spi_read(&rx, 1);
    spi_cs_high();
    return rx;
}

#define ST_OIP     (1u << 0)   /* 1 = 忙 */
#define ST_WEL     (1u << 1)   /* 1 = 已写使能 */
#define ST_EFAIL   (1u << 2)   /* 1 = 擦除失败 */
#define ST_PFAIL   (1u << 3)   /* 1 = 编程失败 */
#define ST_ECCS_MASK (0xF0u)   /* bit7~4：ECC 状态 */

4.5 D0H —— 输出驱动强度

调整驱动强度是信号完整性手段而非性能手段：Quad 模式 120MHz 读数据出错时，先用示波器看眼图，再决定降频还是加驱动。

4.6 写 Feature 的四步准则

/* Set Features 标准实现：06h -> 1Fh -> 轮询 -> 回读校验 */
int set_feature(uint8_t addr, uint8_t data)
{
    uint32_t t0 = now_ms();

    /* ① 写使能 */
    spinand_wren();                       /* 06h */

    /* ② 下发 */
    uint8_t tx[3] = {0x1F, addr, data};
    spi_cs_low(); spi_transfer(tx, 3); spi_cs_high();

    /* ③ 轮询 OIP */
    while (spinand_get_status() & ST_OIP) {
        if (now_ms() - t0 > FEATURE_TIMEOUT_MS)   /* 建议 10 ms */
            return -E_TIMEOUT;
    }

    /* ④ 回读校验 */
    if (get_feature(addr) != data)
        return -E_VERIFY;
    return 0;
}