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NandFlash驱动超详细分析

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今天学习了NandFlash的驱动,硬件操作非常简单,就是这个linux下的驱动比较复杂,主要还是MTD层的问题,用了一下午时间整理出来一份详细的分析,只是分析函数结构和调用关系,具体代码实现就不看了,里面有N个结构体,搞得我头大。

我用linux2.6.25内核,2440板子,先从启动信息入手。 内核启动信息,NAND部分:

S3C24XX NAND Driver, (c) 2004 Simtec Electronics

s3c2440-nand s3c2440-nand: Tacls=2, 20ns Twrph0=3 30ns, Twrph1=2 20ns NAND device: Manufacturer ID: 0xec, Chip ID: 0x76 (Samsung NAND 64MiB 3,3V 8-bit)

Scanning device for bad blocks

Creating 3 MTD partitions on \ 0x00000000-0x00040000 : \ 0x0004c000-0x0024c000 : \ 0x0024c000-0x03ffc000 : \

第一行,在driver/mtd/nand/s3c2410.c中第910行,s3c2410_nand_init函数: printk(\

行二行,同一文件,第212行,s3c2410_nand_inithw函数: dev_info(info->device, \%dns Twrph0=%d %dns, Twrph1=%d %dns\\n\tacls, to_ns(tacls, clkrate), twrph0, to_ns(twrph0, clkrate), twrph1, to_ns(twrph1, clkrate));

第三行,在driver/mtd/nand/nand_base.c中第2346行,

printk(KERN_INFO \0xx (%s %s)\\n\type->name);

第四行,在driver/mtd/nand/nand_bbt.c中第380行,creat_bbt函数: Printk(KERN INFO \

第五行,在driver/mtd/mtdpart.c中第340行,add_mtd_partitions函数: printk (KERN_NOTICE \master->name);

下面三行,是flash分区表,也在mtdpart.c同一函数中,第430行: printk (KERN_NOTICE \slave->offset + slave->mtd.size, slave->mtd.name);

MTD体系结构:

在linux中提供了MTD(Memory Technology Device,内存技术设备)系统来建立Flash针对linux的统一、抽象的接口

引入MTD后,linux系统中的Flash设备驱动及接口可分为4层:

设备节点 MTD设备层

MTD原始设备层 硬件驱动层

硬件驱动层:Flash硬件驱动层负责底层硬件设备实际的读、写、擦除,Linux MTD设备的NAND型Flash驱动位于driver/mtd/nand子目录下 s3c2410对应的nand Flash驱动为s3c2410.c

MTD原始设备层:MTD原始设备层由两部分构成,一部分是MTD原始设备的通用代码,另一部分是各个特定Flash的数据,比如分区 主要构成的文件有:

drivers/mtd/mtdcore.c 支持mtd字符设备 driver/mtd/mtdpart.c 支持mtd块设备

MTD设备层:基于MTD原始设备,Linux系统可以定义出MTD的块设备(主设备号31) 和字符设备(设备号90),构成MTD设备层

简单的说就是:使用一个mtd层来作为具体的硬件设备驱动和上层文件系统的桥梁。mtd给出了系统中所有mtd设备(nand,nor,diskonchip)的统一组织方式。

mtd层用一个数组struct mtd_info *mtd_table[MAX_MTD_DEVICES]保存系统中所有的设备,mtd设备利用struct mtd_info 这个结构来描述,该结构中描述了存储设备的基本信息和具体操作所需要的内核函数,mtd系统的那个机制主要就是围绕这个结构来实现的。结构体在include/linux/mtd/mtd.h中定义: struct mtd_info {

u_char type; //MTD 设备类型

u_int32_t flags; //MTD设备属性标志

u_int32_t size; //标示了这个mtd设备的大小

u_int32_t erasesize; //MTD设备的擦除单元大小,对于NandFlash来说就是Block的大小 u_int32_t oobblock; //oob区在页内的位置,对于512字节一页的nand来说是512

u_int32_t oobsize; //oob区的大小,对于512字节一页的nand来说是16

u_int32_t ecctype; //ecc校验类型 u_int32_t eccsize; //ecc的大小

char *name; //设备的名字

int index; //设备在MTD列表中的位置

struct nand_oobinfo oobinfo; //oob区的信息,包括是否使用ecc,ecc的大小

//以下是关于mtd的一些读写函数,将在nand_base中的nand_scan中重载 int (*erase) int (*read) int (*write)

int (*read_ecc) int (*write_ecc) int (*read_oob) int (*read_oob)

void *priv;//设备私有数据指针,对于NandFlash来说指nand芯片的结构

下面看nand_chip结构,在include/linux/mtd/nand.h中定义: struct nand_chip {

void __iomem *IO_ADDR_R; //这是nandflash的读写寄存器 void __iomem *IO_ADDR_W;

//以下都是nandflash的操作函数,这些函数将根据相应的配置进行重载 u_char (*read_byte)(struct mtd_info *mtd);

void (*write_byte)(struct mtd_info *mtd, u_char byte); u16 (*read_word)(struct mtd_info *mtd);

void (*write_word)(struct mtd_info *mtd, u16 word); void (*write_buf)(struct mtd_info *mtd, const u_char *buf, int len); void (*read_buf)(struct mtd_info *mtd, u_char *buf, int len); int (*verify_buf)(struct mtd_info *mtd, const u_char *buf, int len); void (*select_chip)(struct mtd_info *mtd, int chip);

int (*block_bad)(struct mtd_info *mtd, loff_t ofs, int getchip); int (*block_markbad)(struct mtd_info *mtd, loff_t ofs); void (*hwcontrol)(struct mtd_info *mtd, int cmd); int (*dev_ready)(struct mtd_info *mtd);

void (*cmdfunc)(struct mtd_info *mtd, unsigned command, int column, int page_addr);

int (*waitfunc)(struct mtd_info *mtd, struct nand_chip *this, int state);

int (*calculate_ecc)(struct mtd_info *mtd, const u_char *dat, u_char *ecc_code);

int (*correct_data)(struct mtd_info *mtd, u_char *dat, u_char *read_ecc, u_char *calc_ecc);

void (*enable_hwecc)(struct mtd_info *mtd, int mode); void (*erase_cmd)(struct mtd_info *mtd, int page); int (*scan_bbt)(struct mtd_info *mtd);

int eccmode; //ecc的校验模式(软件,硬件) int chip_delay; //芯片时序延迟参数

int page_shift; //页偏移,对于512B/页的,一般是9 u_char *data_buf; //数据缓存区

跟NAND操作相关的函数: 1、 nand_base.c:

定义了NAND驱动中对NAND芯片最基本的操作函数和操作流程,如擦除、读写page、读写oob等。当然这些函数都只是进行一些常规的操作,若你的系统在对NAND操作时有一些特殊的动作,则需要在你自己的驱动代码中进行定义。 2、 nand_bbt.c:

定义了NAND驱动中与坏块管理有关的函数和结构体。 3、 nand_ids.c:

定义了两个全局类型的结构体:struct nand_flash_dev nand_flash_ids[ ]和struct nand_manufacturers nand_manuf_ids[ ]。其中前者定义了一些NAND芯片的类型,后者定义了NAND芯片的几个厂商。NAND芯片的ID至少包含两项内容:厂商ID和厂商为自己的NAND芯片定义的芯片ID。当NAND加载时会找这两个结构体,读出ID,如果找不到,就会加载失败。 4、 nand_ecc.c:

定义了NAND驱动中与softeware ECC有关的函数和结构体,若你的系统支持hardware ECC,且不需要software ECC,则该文件也不需理会。

我们需要关心的是/nand/s3c2410,这个文件实现的是s3c2410/2440nandflash控制器最基本的硬件操作,读写擦除操作由上层函数完成。 s3c2410.c分析:

首先看一下要用到的结构体的注册: struct s3c2410_nand_mtd {

struct mtd_info mtd; //mtd_info的结构体 struct nand_chip chip; //nand_chip的结构体 struct s3c2410_nand_set *set; struct s3c2410_nand_info *info; int scan_res; };

enum s3c_cpu_type { //用来枚举CPU类型 TYPE_S3C2410, TYPE_S3C2412, TYPE_S3C2440, };

struct s3c2410_nand_info { /* mtd info */

struct nand_hw_control controller; struct s3c2410_nand_mtd *mtds;

struct s3c2410_platform_nand *platform;

/* device info */

struct device *device; struct resource *area; struct clk *clk;

};

void __iomem *regs;

void __iomem *sel_reg; int sel_bit; int mtd_count;

unsigned long save_nfconf; enum s3c_cpu_type cpu_type;

设备的注册:

static int __init s3c2410_nand_init(void) {

printk(\

platform_driver_register(&s3c2412_nand_driver); platform_driver_register(&s3c2440_nand_driver);

return platform_driver_register(&s3c2410_nand_driver); }

platform_driver_register向内核注册设备,同时支持这三种CPU。 &s3c2440_nand_driver是一个platform_driver类型的结构体:

static struct platform_driver s3c2440_nand_driver = { .probe = s3c2440_nand_probe, .remove = s3c2410_nand_remove, .suspend = s3c24xx_nand_suspend, .resume = s3c24xx_nand_resume, .driver = {

.name = \ .owner = THIS_MODULE, }, };

最主要的函数就是s3c2440_nand_probe,(调用s3c24XX_nand_probe),完成对nand设备的探测,

static int s3c24xx_nand_probe(struct platform_device *pdev, enum s3c_cpu_type cpu_type) {

/*主要完成一些硬件的初始化,其中调用函数:*/ s3c2410_nand_init_chip(info, nmtd, sets); /*init_chip结束后,调用nand_scan完成对flash的探测及mtd_info

读写函数的赋值*/

nmtd->scan_res = nand_scan(&nmtd->mtd, (sets) ? sets->nr_chips :

1);

if (nmtd->scan_res == 0) {

s3c2410_nand_add_partition(info, nmtd, sets);

NandFlash驱动超详细分析

今天学习了NandFlash的驱动,硬件操作非常简单,就是这个linux下的驱动比较复杂,主要还是MTD层的问题,用了一下午时间整理出来一份详细的分析,只是分析函数结构和调用关系,具体代码实现就不看了,里面有N个结构体,搞得我头大。我用linux2.6.25内核,2440板子,先从启动信息入手。内核启动信息,NAND部分:S3C24XXN
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