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简介：面向NAND闪存底层开发的开放编程器完整项目包，支持C语言与汇编混合编程，覆盖读写、擦除、坏块管理、ECC校验等核心功能，适合嵌入式工程师、固件开发者及存储方向学习者深入研习。包内共321个文件，以C/汇编源码、头文件、KiCad硬件工程文件、编译脚本及固件驱动为主，并包含原理图、PCB封装库、测试用例与说明文档，可从硬件电路到软件时序完整还原编程器实现。整个压缩包仅1.4MB，目录组织清晰，便于按模块查阅。目前已有384人浏览学习。通过研读该项目，可掌握NAND协议时序、控制器固件架构、坏块映射表维护及BCH/LDPC纠错算法落地方法；同时项目基于STM32F10x平台并提供汇编启动与中断处理代码，对理解芯片底层初始化和性能敏感代码优化也很有帮助。

1. 为什么NAND编程器不流行后我还要自己撸一套

市面上的CH341A编程器不到二十块钱，可它把NAND Flash当NOR Flash用的思路，在TOSP48贴片和1.8V低电压颗粒上经常翻车。你敲完Ezp2010的“自动识别”后得到一屏幕0xFF，问题可能不在芯片，而是适配板接触电阻和电压等级根本没对上。NANDO这个开放编程器项目给了另一条路：主控用STM32F10x，源码和release.bat一起发布，nand_programmer.c里直接能看到命令时序、坏块扫描和ECC算法，C语言搭主体逻辑，汇编管启动向量和时序敏感的等待环路。它不是给你一个“能用就行”的烧录器，而是一个可以被改造成产线夹具、固件去出厂坏块的开发平台。对做数据恢复、路由器NAND刷机或者嵌入式驱动移植的人来说，这就是一台带注释的硬件调试工具。

2. NAND Flash工作原理与软件骨架

2.1 页、块、平面与地址周期

NAND Flash与NOR Flash的关键差异，不仅在于后者可以字节寻址、前者必须整块擦除，更在于NAND的数据可靠性依赖“软件参与”。NAND的最小读写单元是页，常见大小是2048字节主区加64字节spare区，或4096字节主区加128字节spare区；最小擦除单元是块，一块通常包含64页或128页。spare区不存业务数据，放的是ECC校验值和出厂坏块标记。所以编程器固件里的地址，天然被拆成列地址和行地址两层。列地址指向页内字节，行地址指向块号和块内页号，两个地址加在一起通过CLE/ALE引脚分多个周期打进芯片。

比如读取某大页NAND的第100块第5页，假设列地址从0开始，需要发送5个地址周期：第一周期放列地址低8位，第二周期放列地址高6位，后三周期放行地址。发完地址后再发0x30读触发命令，接着等NAND的RB引脚从低电平变高电平，才可以把整页数据连续读出来。如果固件里少发了一个行地址周期，高位地址会被NAND内部逻辑当作0，直接导致大容量芯片高地址读到的数据和低地址重叠。很多“TOSP48读不到”的案例，其实不是芯片坏，而是地址周期数按4周期写死，遇到采用5周期的8GB以上颗粒就废了。

NAND内部通常还分成多个plane，plane之间可以流水线操作，但编程器固件不需要太关心这部分；真正需要关心的是擦除块和编程页命令的时序窗口。写页命令序列是0x80、列地址、行地址、写主区数据、写spare区数据、0x10，然后等RB；擦除块序列是0x60、行地址的低三位、0xD0，再等RB。理解这几个命令序列，再看任何开源编程器源码都会轻松很多。

2.2 从源码看NAND操作时序：读ID、读页、写页、擦除块

nand_programmer.c是这套编程器的核心文件。按开放源码项目的惯例，NAND驱动部分会拆成命令写入、地址写入、数据总线读写和等待忙闲四个基础动作。下面这段读页函数是我在类似项目里总结出的通用骨架，NANDO的代码实现也跑不出这个框架：

int nand_read_page(uint32_t page, uint8_t *buf) { uint8_t col_l = 0; // 列地址低字节 uint8_t col_h = 0; // 列地址高字节 uint32_t row = page; // 行地址 = 块号 + 块内页号 nand_cmd(0x00); // 读命令第一阶段 nand_addr(col_l); // 列地址第1周期 nand_addr(col_h); // 列地址第2周期 nand_addr(row & 0xFF); // 行地址第1周期 nand_addr((row >> 8) & 0xFF); nand_addr((row >> 16) & 0xFF); nand_cmd(0x30); // 读命令第二阶段，内部页搬移 nand_wait_rb(); // RB从低变高，页面数据已就绪 for (int i = 0; i < PAGE_SIZE; i++) buf[i] = nand_read_byte(); return 0; }

这里的nand_cmd、nand_addr、nand_read_byte都对应底层GPIO操作：CLE为高时向总线写值表示命令，ALE为高时表示地址，两者都为低时读写的是数据。等待RB时，不要用固定delay去猜时间，最好直接轮询GPIO输入寄存器，或者在TIM中断里做超时保护；否则芯片BUSY时间超过预期，程序就会一直卡在循环里。类似地，写页函数会在调用nand_addr之后循环写主区和spare区，再发0x10命令；擦除块函数则先发0x60，再发块地址，收尾发0xD0。参数上需要注意：擦除地址的单位是块，不是页，别把页号直接传进函数。汇编代码在这里的用途主要是启动文件里的中断向量表，以及nand_wait_rb中纳秒级等待的空指令，常见写法是__asm volatile("nop")，比C循环更可控。

2.3 坏块映射与ECC：源码里必须有的两张表

NAND出厂时并不保证所有块都是好的，所以一套能用的固件里一定有两个数据表：坏块表和ECC交换表。坏块表通常存在SPI Flash或STM32内部Flash中，每次上电时扫描一遍并重建；ECC算法则建议放在独立的c文件里实现，方便换用BCH或Hamming算法。下面是坏块扫描的常见写法：

void bad_block_scan(void) { uint8_t spare[64]; uint32_t block, page; bad_count = 0; for (block = 0; block < NAND_TOTAL_BLOCKS; block++) { page = block * NAND_PAGES_PER_BLOCK; // 读出该块第一个页的spare区 nand_read_spare(page, spare); // 0xFF表示好块，非0xFF表示出厂坏块或使用中坏块 if (spare[NAND_BAD_BLOCK_POS] != 0xFF) bad_blocks[bad_count++] = block; } save_bad_blocks_to_flash(); }

这里最容易被忽略的是NAND_BAD_BLOCK_POS这个宏。不同厂商对坏块标记的位置约定并不统一，有的写在spare区第1字节，有的写在spare区第6字节，有的在同一块的第一个和第二个页面都写标记。如果按错位置扫描，会把好块当坏块跳过，或者在烧录时把坏块当成可写空间。ECC部分则更直接：写页时，主区数据通过查表生成校验码写入spare区；读页时，用同样算法算一遍并与spare区的校验码比对，若出现位翻转，再利用校验码纠正。这样源码结构才完整。

3. STM32F10x外设驱动分工：TIM、ADC、I2C和USART各管一段

3.1 用TIM和ADC给NAND供电上一道保险

NAND编程和读操作对电压的要求不是同一个档位。很多大容量NAND的VCC是1.8V，而读取老型号3.3V颗粒时，编程器的IO电平又得切换到3.3V。如果适配板上的LDO输出漂了，最典型的结果就是ID读错、写页校验失败。STM32F10x内置ADC正好可以做这件事：把VCC分压后接到ADC1的某个通道，固件里定期采样，当电压超出阈值时在串口终端报错。代码段可以这样写：

uint16_t read_vcc_mv(void) { ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_4, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5); ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); while (!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC)); uint16_t adc = ADC_GetConversionValue(ADC1); return (uint32_t)adc * 3300 / 4096; }

ADC的参考电压是3.3V，分压比如果是2:1，实际电压需要再乘回来。TOSP48适配板上的接触电阻偶尔会把VCC拉低到2.9V以下，ID读取就会不稳定。TIM则承担两件事：一是给页编程/擦除产生精确的等待窗口，二是通过输入捕获记录RB上升沿，反推NAND访问时间是否余量不足。一般的做法是配置TIM2为1ms周期中断，在nand_wait_rb()里做软件超时，超时后返回错误码，避免固件死等。

3.2 USART和I2C分别接谁

工程里同时出现stm32f10x_usart.c和stm32f10x_i2c.c，说明它至少有两条外部通路。通常USART接PC命令行，I2C接一片EEPROM保存配置参数，或者作为从机被上位机控制。如果只改少量代码，最好把USART命令设计成行协议：

readpage <page_number> writebin <file_name> eraseblk <block_number> badblock id voltage

解析时按空格分词，参数全部用十六进制字符串转uint32。I2C从机模式则适合产线自动化，把NAND命令封装成寄存器编号，上位机通过I2C一次性写命令和地址，再把数据读回来。这样的好处是上位机不用关心底层时序，只需要用通用的I2C驱动库收发寄存器。如果I2C速度不高，可以用100k标准模式，省去外部上拉电阻的麻烦。MCU端挂两个外部上拉电阻到VCC，通常4.7k即可。

3.3 标准外设库文件在编译期如何取舍

从release.bat列出的文件看，编译范围包含TIM、Flash、RCC、ADC、I2C、CAN、USART这些标准外设库模块。实际使用中，CAN模块对个人场景没有意义，但源码里保留了，你可以把stm32f10x_can.c从编译列表删掉，省下一小段Flash。RCC是必须保留的，因为主时钟初始化时要用到SystemInit()和RCC_Configuration。

这些文件在标准外设库里不是都要编译，头文件stm32f10x_conf.h里的宏开关决定各模块是否可用。开发者用VSCode配置C/C++环境看代码时，只需要逐层打开宏定义，不需要全部编译。缺少GPIO文件不会影响编译器检查，但链接阶段就会报GPIO_Init找不到符号。

4. 编译、烧写与联调：从release.bat到第一片NAND读写

4.1 release.bat里藏着什么

release.bat是个Windows批处理，它的职责不只是“打包发布”，通常会串起三件事：调用Keil命令行编译工程、用fromelf导出bin固件、把固件复制到release目录。这种脚本对真正的自定义编程器意义很大：你改完源码后，不需要打开Keil图形界面，一键就能出固件，方便接入CI或批量产线。

@echo off setlocal set UV4="C:\Keil_v5\UV4\UV4.exe" set PRJ="NandProgrammer.uvprojx" set OUT="build\NandProgrammer.axf" %UV4% -b %PRJ% -j0 -o build\compile.log if errorlevel 1 ( type build\compile.log exit /b 1 ) set FROMELF="C:\Keil_v5\ARM\ARMCC\bin\fromelf.exe" %FROMELF% --bin -o build\NandProgrammer.bin %OUT% echo done

-b是build模式，-j0表示CPU核心数，编译快一些；-o输出编译日志。从elf转bin时，--bin参数会把所有可加载段拼接成纯二进制，STM32F103从0x08000000开始执行，所以bin文件可以直接用ST-Link烧写。若你想用GCC，则需要自行处理链接脚本和启动汇编，标准外设库对GCC支持不算没坑，stm32f10x.h里的__GNUC__分支会把函数声明变成__STATIC_INLINE，语义和Keil下略有不同。

4.2 TOSP48适配板和接线顺序别想当然

TOSP48封装有48个引脚，其中真正用到NAND功能的是30个左右。常见错误是把第44脚（VCC）和第48脚（VSS）搞反，或者把CLE/ALE两根控制线接到单片机的复用端口上，导致命令和地址混在一起。下面这张表按编程器侧需求排序，照着接比单纯看丝印层更稳：

提示：1.8V NAND颗粒不能直接接3.3V IO，建议在适配板上加TXB0104或分立MOS电平转换。

CH341A编程器使用教程常常强调要先读ID再连线，就是因为线序一旦错位，ID结果会显示混乱电阻。Ezp2010编程器虽然能做到自动识别，但遇到1.8V芯片同样需要电平转换。这个项目因为源码开放，可以单独把电压检测的命令发到串口，省去外部万用表。具体做法是在voltage命令分支里读ADC采样值，输出形如vcc=1.82v的内容。

4.3 一次完整的串口读写流程

烧入STM32并连好NAND适配板后，打开任意串口终端，波特率115200，发送help，固件会列出当前支持的命令。如果没反应，先检查USART_TX/RX是否交叉，再测STM32的VDD是否为3.3V、复位引脚是否为高电平。下面是一次真实操作的示意输出：

> help readid readpage <page> write <page> <file> erase <block> badblock voltage > readid nand_id: EC DA 10 95 > badblock total blocks: 2048 bad blocks: 3 [1024] [1370] [2047] > readpage 0 00 FF 00 00 00 00 00 ...

readid返回的四个字节分别表示厂商ID和设备ID，读到后用NAND芯片手册核对；badblock扫出的块号如果和数粒芯片打印出的出厂标签一致，说明坏块识别逻辑没问题。下一步，用erase把某块擦除，再readpage发现全0xFF，说明擦除成功；之后写入一个随机文件再读回比对，才能验证编程器完整链路。若连续读同一页数据出现跳变，优先怀疑IO驱动强度不够，把GPIO配置成GPIO_Speed_50MHz即可。

5. 三招定位TOSP48 NAND读不到

第一招：把VCC和IO电压分开测。很多情况下，NAND读不到不是时序问题，而是适配板上的稳压器压降太大。用固件里的ADC采样，把采样值换算成实际电压实时打印；没有这个功能的，拿万用表测TOSP48第44脚对第48脚的电压，正常应在芯片额定电压附近，低于2.7V（对3.3V芯片）就要查供电链路。NAND Flash与编译时配置的供电电压不一致时，读ID的结果往往是0x00或0xFF交替出现。

第二招：用示波器量WE#和CLE边沿。如果WE#信号上升沿超过100ns，NAND就会漏掉命令。把STM32的GPIO从2MHz模式改成50MHz模式，同时减少数据线寄生电容，是成本最低的修复方式。也可以把GPIO改为开漏输出加4.7k上拉，让上升沿由外部电阻拉起，对长线更友好。

第三招：检查地址周期配置。打开源码里的NAND配置宏，确认NAND_ADDR_CYCLE与芯片容量匹配。以8GB NAND为例，行地址需要4个字节，所以总地址周期是2（列）+4（行）=6。如果你用的是TOSP48转接板，还要检查丝印的1脚方向是否与编程器ZIF座一致，方向焊反时全片读到的都是同一段数据。

#define NAND_ADDR_CYCLE 6 // 2列 + 4行 #define NAND_COL_ADDR_BYTES 2 #define NAND_ROW_ADDR_BYTES 4

改完重新编译并烧写，再用readid验证。如果仍失败，就在nand_wait_rb()里加超时打印，把RB引脚的电平状态实时上报，基本能定位到是芯片没有进入busy/ready流程，还是MCU压根没把命令送达。这套排查步骤对OEM原厂NAND、废板拆机片和路由器固件刷写都适用，尤其是做“小米AX3600编程器固件”这类恢复时，操作逻辑完全一致，区别只是固件文件需要从整片镜像里按偏移提取再回写。

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