成都网站品牌设计,罗湖附近公司做网站建设哪家效益快,wordpress互动游戏,活动策划网站有哪些分类#xff1a; Linux 驱动 Nand 驱动 2011-11-06 23:16 474人阅读 评论(0) 收藏 举报 今天学习了NandFlash的驱动#xff0c;硬件操作非常简单#xff0c;就是这个linux下的驱动比较复杂#xff0c;主要还是MTD层的问题#xff0c;用了一下午时间整理出来一份详细的分析…分类 Linux 驱动 Nand 驱动 2011-11-06 23:16 474人阅读 评论(0) 收藏 举报 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: Tacls2, 20ns Twrph03 30ns, Twrph12 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 NAND 64MiB 3,3V 8-bit: 0x00000000-0x00040000 : boot 0x0004c000-0x0024c000 : kernel 0x0024c000-0x03ffc000 : yaffs2 第一行在driver/mtd/nand/s3c2410.c中第910行s3c2410_nand_init函数 printk(S3C24XX NAND Driver, (c) 2004 Simtec Electronics\n); 行二行同一文件第212行s3c2410_nand_inithw函数 dev_info(info-device, Tacls%d, %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 NAND device: Manufacturer ID: 0x%02x, Chip ID: 0x%02x (%s %s)\n, *maf_id, dev_id, nand_manuf_ids[maf_idx].name, type-name); 第四行在driver/mtd/nand/nand_bbt.c中第380行creat_bbt函数 Printk(KERN INFO Scanning device for bad blocks \n); 第五行在driver/mtd/mtdpart.c中第340行add_mtd_partitions函数 printk (KERN_NOTICE Creating %d MTD partitions on \%s\:\n, nbparts, 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 0x%08x-0x%08x : \%s\\n, slave-offset, slave-offset slave-mtd.size, slave-mtd.name); MTD体系结构 在linux中提供了MTDMemory 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nandnordiskonchip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eccecc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(S3C24XX NAND Driver, (c) 2004 Simtec Electronics\n); 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 s3c2440-nand, .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); } } Nand_scan是在初始化nand的时候对nand进行的一步非常好重要的操作在nand_scan中会对我们所写的关于特定芯片的读写函数重载到nand_chip结构中去并会将mtd_info结构体中的函数用nand的函数来重载实现了mtd到底层驱动的联系。 并且在nand_scan函数中会通过读取nand芯片的设备号和厂家号自动在芯片列表中寻找相应的型号和参数并将其注册进去。 static void s3c2410_nand_init_chip(struct s3c2410_nand_info *info, struct s3c2410_nand_mtd *nmtd, struct s3c2410_nand_set *set) { struct nand_chip *chip nmtd-chip; void __iomem *regs info-regs; /*以下都是对chip赋值对应nand_chip中的函数*/ chip-write_buf s3c2410_nand_write_buf; //写buf chip-read_buf s3c2410_nand_read_buf; //读buf chip-select_chip s3c2410_nand_select_chip;//片选 chip-chip_delay 50; chip-priv nmtd; chip-options 0; chip-controller info-controller; // switch (info-cpu_type) { case TYPE_S3C2440: chip-IO_ADDR_W regs S3C2440_NFDATA; //数据寄存器 info-sel_reg regs S3C2440_NFCONT; //控制寄存器 info-sel_bit S3C2440_NFCONT_nFCE; chip-cmd_ctrl s3c2440_nand_hwcontrol; //硬件控制 chip-dev_ready s3c2440_nand_devready; //设备就绪 chip-read_buf s3c2440_nand_read_buf; //读buf chip-write_buf s3c2440_nand_write_buf;//写buf break; } chip-IO_ADDR_R chip-IO_ADDR_W; //读写寄存器都是同一个 nmtd-info info; nmtd-mtd.priv chip; //私有数据指针指向chip nmtd-mtd.owner THIS_MODULE; nmtd-set set; /*后面是和ECC校验有关的省略*/ } 初始化后实现对nand的基本硬件操作就可以了包括以下函数 s3c2410_nand_inithw //初始化硬件在probe中调用 s3c2410_nand_select_chip //片选 s3c2440_nand_hwcontrol //硬件控制其实就是片选 s3c2440_nand_devready //设备就绪 s3c2440_nand_enable_hwecc //使能硬件ECC校验 s3c2440_nand_calculate_ecc //计算ECC s3c2440_nand_read_buf s3c2440_nand_write_buf 注册nand设备到MTD原始设备层这个函数由probe调用 #ifdef CONFIG_MTD_PARTITIONS //如果定义了MTD分区 static int s3c2410_nand_add_partition(struct s3c2410_nand_info *info, struct s3c2410_nand_mtd *mtd, struct s3c2410_nand_set *set) { if (set NULL) return add_mtd_device(mtd-mtd); if (set-nr_partitions 0 set-partitions ! NULL) { return add_mtd_partitions(mtd-mtd, set-partitions, set-nr_partitions); } return add_mtd_device(mtd-mtd); } #else 注册设备用这两个函数 add_mtd_device //如果nand整体不分区用这个 //该函数在mtdcore.c中实现 add_mtd_partitions //如果nand是分区结构用这个 //该函数在mtdpart.c中实现 同样注销设备也有两个函数 del_mtd_device del_mtd_partitions NandFlash还有一个分区表结构体mtd_partition这个是在arch/arm/plat-s3c24XX/common-smdk.c中定义的。 static struct mtd_partition smdk_default_nand_part[] { [0] { .name boot, .size 0x00040000, .offset 0, }, [1] { .name kernel, .offset 0x0004C000, .size 0x00200000, }, [2] { .name yaffs2, .offset 0x0024C000, .size 0x03DB0000, }, }; 记录了当前的nand flash有几个分区每个分区的名字大小偏移量是多少 系统就是依靠这些分区表找到各个文件系统的 这些分区表nand中的文件系统没有必然关系分区表只是把flash分成不同的部分 如果自己编写一个nandflash驱动只需要填充这三个结构体 Mtd_info nand_chip mtd_partition 并实现对物理设备的控制上层的驱动控制已由mtd做好了不需要关心 2410NandFlash控制器 管脚配置 D[7:0]: DATA0-7 数据/命令/地址/的输入/输出口与数据总线共享 CLE : GPA17 命令锁存使能 (输出) ALE : GPA18 地址锁存使能输出 nFCE : GPA22 NAND Flash 片选使能输出 nFRE : GPA20 NAND Flash 读使能 (输出) nFWE : GPA19 NAND Flash 写使能 (输出) R/nB : GPA21 NAND Flash 准备好/繁忙输入 相关寄存器 NFCONF NandFlash控制寄存器 15NandFlash控制器使能/禁止 0 禁止 1 使能 1413保留 12初始化ECC解码器/编码器 0 不初始化 1 初始化 11芯片使能 nFCE控制 0 使能 1 禁止 108TACLS 持续时间 HCLK*TACLS1 64 TWRPH0 20 TWRPH1 NFCMD 命令设置寄存器 70 命令值 NFADDR 地址设置寄存器 70 存储器地址 NFDATA 数据寄存器 70 存放数据 NFSTAT 状态寄存器 0 0 存储器忙 1 存储器准备好 NFECC ECC寄存器 2316ECC校验码2 158 ECC校验码1 80 ECC校验码0 写操作 写入操作以页为单位。写入必须在擦除之后否则写入将出错。 页写入周期中包括以下步骤 写入串行数据输入指令80h。然后写入4个字节的地址最后串行写入数据528Byte。串行写入的数据最多为528byte。 串行数据写入完成后需要写入“页写入确认”指令10h这条指令将初始化器件内部写入操作。 10h写入之后nand flash的内部写控制器将自动执行内部写入和校验中必要的算法和时序 系统可以通过检测R/B的输出或读状态寄存器的状态位I/O 6来判断内部写入是否结束 擦除操作 擦除操作时以块(16K Byte)为单位进行的 擦除的启动指令为60h,随后的3个时钟周期是块地址。其中只有A14到A25是有效的而A9到A13是可以忽略的。 块地址之后是擦除确认指令D0h用来开始内部的擦除操作。 器件检测到擦除确认命令后在/WE的上升沿启动内部写控制器开始执行擦除和擦除校验。内部擦除操作完成后应该检测写状态位I/O 0从而了解擦除操作是否成功完成。 读操作有两种读模式 读方式1用于读正常数据 读方式2用于读附加数据 在初始上电时器件进入缺省的“读方式1模式”。在这一模式下页读取操作通过将00h指令写入指令寄存器接着写入3个地址一个列地址和2个行地址来启动。一旦页读指令被器件锁存下面的页操作就不需要再重复写入指令了。 写入指令和地址后处理器可以通过对信号线R//B的分析来判断该才作是否完成。 外部控制器可以再以50ns为周期的连续/RE脉冲信号的控制下从I/O口依次读出数据 备用区域的从512到527地址的数据可以通过读方式2指令进行指令进行读取命令为50h。地址A0A3设置了备用区域的起始地址A4A7被忽略掉 时序要求 写地址、数据、命令时nCE、nWE信号必须为低电平它们在nWE信号的上升沿被锁存。命令锁存使能信号CLE和地址锁存信号ALE用来区分I/O引脚上传输的是命令还是地址。 寻址方式 NAND Flash的寻址方式和NAND Flash的memory组织方式紧密相关。NAND Flash的数据以bit的方式保存在memory cell一个cell中只能存储一个bit。这些cell以8个或者16个为单位连成bit line形成byte(x8)/word(x16)这就是NAND的数据宽度。 这些Line会再组成Page典型情况下通常是528Byte/page或者264Word/page。然后每32个page形成一个BlockSizeof(block)16.5kByte。其中528Byte 512Byte16Byte前512Byte为数据区后16Byte存放数据校验码等因此习惯上人们称1page有512个字节每个Block有16Kbytes 现在在一些大容量的FLASH存贮设备中也采用以下配置2112 Byte /page 或 1056 Word/page64page/BlockSizeof(block) 132kByte同上2112 2048 64人们习惯称一页含2k个字节一个Block含有64个页容量为128KB Block是NAND Flash中最大的操作单元擦除可以按照block或page为单位完成而编程/读取是按照page为单位完成的 。 所以按照这样的组织方式可以形成所谓的三类地址 -Block Address 块地址 -Page Address 页地址 -Column Address 列地址 首先必须清楚一点对于NAND Flash来讲地址和命令只能在I/O[7:0]上传递数据宽度可以是8位或者16位但是对于x16的NAND DeviceI/O[15:8]只用于传递数据。 清楚了这一点我们就可以开始分析NAND Flash的寻址方式了。 以528Byte/page 总容量64M Byte512kbyte的NAND器件为例 因为 1page528byte512byte(Main Area)16byte(Spare Area) 1block32page 16kbyte 64Mbyte 4096 Block 用户数据保存在main area中。 512byte需要9bit来表示对于528byte系列的NAND这512byte被分成1st half和2nd half,各自的访问由所谓的pointer operation命令来选择也就是选择了bit8的高低。因此A8就是halfpage pointerA[7:0]就是所谓的column address。 32个page需要5bit来表示占用A[13:9]即该page在块内的相对地址。 Block的地址是由A14以上的bit来表示例如64MB的NAND共4096block因此需要12个bit来表示即A[25:14]如果是1Gbit的528byte/page的NAND Flash共8192个block则block address用A[30:14]表示。 NAND Flash的地址表示为 Block Address | Page Address in block | half page pointer | Column Address 地址传送顺序是Column Address , Page Address , Block Address。 例如一个地址0x00aa55aa 0000 0000 1010 1010 0101 0101 1010 1010 由于地址只能在I/O[7:0]上传递因此必须采用移位的方式进行。 例如对于64MBx8的NAND flash地址范围是0~0x3FF_FFFF只要是这个范围内的数值表示的地址都是有效的。 以NAND_ADDR为例 第1步是传递column address就是NAND_ADDR[7:0]不需移位即可传递到I/O[7:0]上 而halfpage pointer即bit8是由操作指令决定的即指令决定在哪个halfpage上进行读写而真正的bit8的值是dont care的。 第2步就是将NAND_ADDR右移9位将NAND_ADDR[16:9]传到I/O[7:0]上; 第3步将NAND_ADDR[24:17]放到I/O上; 第4步需要将NAND_ADDR[25]放到I/O上; 因此整个地址传递过程需要4步才能完成即4-step addressing。 如果NAND Flash的容量是32MB以下那么block adress最高位只到bit24因此寻址只需要3步。
