Linux系統移植之——在 U-BOOT 對 Nand Flash 的支持,先收藏

上章節講了Nand flash驅動的編寫與移植,本章節主要講在 U-BOOT 對 Nand Flash 的支持,學linux的建議收藏,以後工作中會遇到。

<code>說明:
本人作為一名工作多年的程序員,給大家都是精心挑選的資料,希望對大家的學習有幫助。/<code>

本章主要內容如下:

3 在 U­BOOT 對 Nand Flash 的支持

3.1 U­BOOT 對從 Nand Flash 啟動的支持

3.1.1 從 Nand Flash 啟動 U­BOOT 的基本原理

3.1.2 支持 Nand Flash 啟動代碼說明

3.2 U­BOOT 對 Nand Flash 命令的支持

3.2.1 主要數據結構介紹

3.2.2 支持的命令函數說明

4 在 Linux 對 Nand Flash 的支持

4.1 Linux 下 Nand Flash 調用關係

4.1.1 Nand Flash 設備添加時數據結構包含關係

4.1.2 Nand Flash 設備註冊時數據結構包含關係

4.2 Linux 下 Nand Flash 驅動主要數據結構說明

4.2.1 s3c2410 專有數據結構

4.2.2 Linux 通用數據結構說明

4.3.1 註冊 driver_register

4.3.2 探測設備 probe

4.3.3 初始化 Nand Flash 控制器

4.3.4 移除設備

4.3.5 Nand Flash 芯片初始化

4.3.6 讀 Nand Flash

4.3.7 寫 Nand Flash


Linux系統移植之——在 U-BOOT 對 Nand Flash 的支持,先收藏


3.1 U-BOOT 對從 Nand Flash 啟動的支持

3.1.1 從 Nand Flash 啟動 U-BOOT 的基本原理

1. 前 4K 的問題

如果 S3C2410 被配置成從 Nand Flash 啟動(配置由硬件工程師在電路板設置), S3C2410 的 Nand Flash 控制器

有一個特殊的功能, 在 S3C2410 上電後, Nand Flash 控制器會自動的把 Nand Flash 上的前 4K 數據搬移到 4K 內部

RAM 中, 並把 0x00000000 設置內部 RAM 的起始地址, CPU 從內部 RAM 的 0x00000000 位置開始啟動。這個過

程不需要程序干涉。

程序員需要完成的工作,是把最核心的啟動程序放在 Nand Flash 的前 4K 中。

2. 啟動程序的安排

由於 Nand Flash 控制器從 Nand Flash 中搬移到內部 RAM 的代碼是有限的,所以, 在啟動代碼的前 4K 裡,我

們必須完成 S3C2410 的核心配置以及把啟動代碼(UBOOT)剩餘部分搬到 RAM 中運行。以 UBOOT 為例, 前 4K

完成的主要工作, 見第四部分的 2.2 節。

3.1.2 支持 Nand Flash 啟動代碼說明

首先在 include/configs/crane2410.h 中加入 CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT, 如下:

#define CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT 1

支持從 Nand Flash 中啟動.

1. 執行 Nand Flash 初始化

下面代碼在 cpu/arm920t/start.S 中

#ifdef CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT

copy_myself:

mov r10, lr

ldr sp, DW_STACK_START @安裝棧的起始地址

mov fp, #0 @初始化幀指針寄存器

bl nand_reset @跳到復位 C 函數去執行

...

DW_STACK_START:

.word STACK_BASE+STACK_SIZE­4

2. nand_reset C 代碼

下面代碼被加在/board/crane2410/crane2410.c 中

void nand_reset(void)

{

int i;

/* 設置 Nand Flash 控制器 */

rNFCONF=(1<<15)|(1<<14)|(1<<13)|(1<<12)|(1<<11)|(TACLS<<8)|(TWRPH0<<4)|(TWRPH1<<0);

/* 給 Nand Flash 芯片發送復位命令 */

NF_nFCE_L();

NF_CMD(0xFF);

for(i=0; i<10; i++);

NF_WAITRB(); NF_nFCE_H();

}

3. 從 Nand Flash 中把 UBOOT 拷貝到 RAM

@read U­BOOT from Nand Flash to RAM

ldr r0, =UBOOT_RAM_BASE @ 設置第 1 個參數: UBOOT 在 RAM 中的起始地址

mov r1, #0x0 @ 設置第 2 個參數:Nand Flash 的起始地址

mov r2, #0x20000 @ 設置第 3 個參數: UBOOT 的長度(128KB)

bl nand_read_whole @ 調用 nand_read_whole(), 該函數在 board/crane2410/crane2410.c 中

tst r0, #0x0 @ 如果函數的返回值為 0,表示執行成功.

beq ok_nand_read @ 執行內存比較

4. 從 Nand Flash 中把數據讀入到 RAM 中

int nand_read_whole(unsigned char *buf, unsigned long start_addr, int size)

{

int i, j;

/* 如果起始地址和長度不是 512 字節(1 頁)的倍數, 則返回錯誤代碼 */

if ((start_addr & NAND_BLOCK_MASK) || (size & NAND_BLOCK_MASK)) {

return ­1;

}

/* 激活 Nand Flash */

NF_nFCE_L();

for(i=0; i<10; i++);

i = start_addr;

while(i < start_addr + size) {

/* 讀 A 區 */

rNFCMD = 0;

/* 寫入讀取地址 */

rNFADDR = i & 0xff;

rNFADDR = (i >> 9) & 0xff;

rNFADDR = (i >> 17) & 0xff;

rNFADDR = (i >> 25) & 0xff;

NF_WAITRB();

/* 讀出一頁(512 字節) */

for(j=0; j < NAND_SECTOR_SIZE; j++, i++) {

*buf = (rNFDATA & 0xff);

buf++;

}

}

/* 停止驅動 Nand Flash */

NF_nFCE_H();

return 0;

}5. 校查搬移後的數據

把 RAM 中的前 4K 與內部中前 4K 進行比較, 如果完全相同, 則表示搬移成功.

ok_nand_read:

mov r0, #0x00000000 @內部 RAM 的起始地址

ldr r1, =UBOOT_RAM_BASE @UBOOT 在 RAM 中的起始地址

mov r2, #0x400 @比較 1024 次, 每次 4 字節, 4 bytes * 1024 = 4K­bytes

go_next: @ 比較 1024 次, 每次 4 個字節

ldr r3, [r0], #4

ldr r4, [r1], #4

teq r3, r4

bne notmatch

subs r2, r2, #4

beq done_nand_read

bne go_next

notmatch:

1:b 1b

done_nand_read:

mov pc, r10

3.2 U-BOOT 對 Nand Flash 命令的支持

在 U­BOOT 下對 Nand Flash 的支持主要是在命令行下實現對 nand flash 的操作。對 nand flash 實現的命令

為:nand info、nand device、nand read、nand write、nand erease、nand bad。

用到的主要數據結構有:struct nand_flash_dev、struct nand_chip。前者包括主要的芯片型號、存儲容量、

設備 ID、I/O 總線寬度等信息;後者是具體對 nand flash 進行操作時用到的信息。

3.2.1 主要數據結構介紹

1. struct nand_flash_dev 數據結構

該數據結構在 include/linux/mtd/nand.h 中定義,在 include/linux/mtd/nand_ids.h 中賦初值。

struct nand_flash_dev {

char *name;

/* 芯片名稱 */

int manufacture_id; /* 廠商 ID */

int model_id; /* 模式 ID */

int chipshift; /* Nand Flash 地址位數 */

char page256; /* 表明是否時 256 字節一頁。1:是;0:否。*/

char pageadrlen; /* 完成一次地址傳送需要往 NFADDR 中傳送幾次。*/

unsigned long erasesize; /* 一次塊擦除可以擦除多少字節 */

int bus16; /* 地址線是否是 16 位,1:是;0:否 */

};

2. struct nand_chip 數據結構

該數據結構在 include/linux/mtd/nand.h 中定義. 該結構體定義出一個 Nand Flash 設備數組:

struct nand_chip nand_dev_desc[CFG_MAX_NAND_DEVICE];

該數組在 nand_probe()中對其進行初始化.

struct nand_chip {

int

page_shift; /* Page 地址位數 */

u_char *data_buf; /* 本次讀出的一頁數據 */

u_char *data_cache; /* 讀出的一頁數據 */

int cache_page; /* 上次操作的頁號 */u_char ecc_code_buf[6]; /* ECC 校驗碼 */

u_char reserved[2];

char ChipID;

/* 芯片 ID 號 */

struct Nand *chips; /* Nand Flash 芯片列表, 表示支持幾個芯片為一個設備*/

int chipshift;

char* chips_name; /* Nand Flash 芯片名稱 */

unsigned long erasesize; /* 塊擦寫的大小 */

unsigned long mfr; /* 廠商 ID */

unsigned long id; /* 模式 ID */

char* name; /* 設備名稱 */

int numchips; /* 有幾塊 Nand Flash 芯片 */

char page256; /* 一頁是 256 字節, 還是 512 字節 */

char pageadrlen; /* 頁地址的長度 */

unsigned long IO_ADDR; /* 用於對 nand flash 進行尋址的地址值存放處 */

unsigned long totlen; /* Nand Flash 總共大小 */

uint oobblock; /* 一頁的大小。本款 nand flash 為 512 */

uint oobsize;

/* spare array 大小。本款 nand flash 為 16 */

uint eccsize; /* ECC 大小 */

int bus16; /* 地址線是否是 16 位,1:是;0:否 */

};

3.2.2 支持的命令函數說明

1. nand info/nand device

功能:顯示當前 nand flash 芯片信息。

函數調用關係如下(按先後順序):

static void nand_print(struct nand_chip *nand) ;

2. nand erase

功能:擦除指定塊上的數據。

函數調用關係如下(按先後順序):

int nand_erase(struct nand_chip* nand, size_t ofs, size_t len, int clean);

3. nand bad

功能:顯示壞塊。

函數調用關係如下(按先後順序):

static void nand_print_bad(struct nand_chip* nand);

int check_block (struct nand_chip *nand, unsigned long pos);

4. nand read

功能:讀取 nand flash 信息到 SDRAM。

函數調用關係如下(按先後順序):

int nand_rw (struct nand_chip* nand, int cmd,size_t start, size_t len, size_t * retlen, u_char * buf);

static int nand_read_ecc(struct nand_chip *nand, size_t start, size_t len,

size_t * retlen, u_char *buf, u_char *ecc_code);

static void NanD_ReadBuf (struct nand_chip *nand, u_char * data_buf, int cntr);

READ_NAND(adr);

5. nand write

功能:從 SDRAM 寫數據到 nand flash 中。

函數調用關係如下(按先後順序):int nand_rw (struct nand_chip* nand, int cmd,size_t start, size_t len, size_t * retlen, u_char * buf);

static int nand_write_ecc (struct nand_chip* nand, size_t to, size_t len,

size_t * retlen, const u_char * buf, u_char * ecc_code);

static int nand_write_page (struct nand_chip *nand, int page, int col, int last, u_char * ecc_code);

WRITE_NAND(d , adr);

3.2.3 U-BOOT 支持 Nand Flash 命令移植說明

1. 設置配置選項

在 CONFIG_COMMANDS 中, 打開 CFG_CMD_NAND 選項.

#define CONFIG_COMMANDS \\

(CONFIG_CMD_DFL

| \\

CFG_CMD_CACHE

| \\

CFG_CMD_NAND

| \\

/*CFG_CMD_EEPROM |*/ \\

/*CFG_CMD_I2C

|*/ \\

/*CFG_CMD_USB

|*/ \\

CFG_CMD_PING | \\

CFG_CMD_REGINFO | \\

CFG_CMD_DATE

| \\

CFG_CMD_ELF)

#if (CONFIG_COMMANDS & CFG_CMD_NAND)

#define CFG_NAND_BASE 0x4E000000 /* Nand Flash 控制器在 SFR 區中起始寄存器地址 */

#define CFG_MAX_NAND_DEVICE 1 /* 支持的最在 Nand Flash 數據 */

#define SECTORSIZE 512 /* 1 頁的大小 */

#define NAND_SECTOR_SIZE SECTORSIZE

#define NAND_BLOCK_MASK (NAND_SECTOR_SIZE – 1) /* 頁掩碼 */

#define ADDR_COLUMN 1 /* 一個字節的 Column 地址 */

#define ADDR_PAGE 3 /* 3 字節的頁塊地址, A9­A25*/

#define ADDR_COLUMN_PAGE 4 /* 總共 4 字節的頁塊地址 */

#define NAND_ChipID_UNKNOWN 0x00 /* 未知芯片的 ID 號 */

#define NAND_MAX_FLOORS 1

#define NAND_MAX_CHIPS 1

/* Nand Flash 命令層底層接口函數 */

#define WRITE_NAND_COMMAND(d, adr) do {rNFCMD = d;} while(0)

#define WRITE_NAND_ADDRESS(d, adr) do {rNFADDR = d;} while(0)

#define WRITE_NAND(d, adr) do {rNFDATA = d;} while(0)

#define READ_NAND(adr) (rNFDATA)

#define NAND_WAIT_READY(nand) {while(!(rNFSTAT&(1<<0)));}

#define NAND_DISABLE_CE(nand) {rNFCONF |= (1<<11);}

#define NAND_ENABLE_CE(nand) {rNFCONF &= ~(1<<11);}

/* 下面一組操作對 Nand Flash 無效 */

#define NAND_CTL_CLRALE(nandptr)

#define NAND_CTL_SETALE(nandptr)

#define NAND_CTL_CLRCLE(nandptr)

#define NAND_CTL_SETCLE(nandptr)/* 允許 Nand Flash 寫校驗 */

#define CONFIG_MTD_NAND_VERIFY_WRITE 1

#endif /* CONFIG_COMMANDS & CFG_CMD_NAND*/

2. 加入自己的 Nand Flash 芯片型號

在 include/linux/mtd/ nand_ids.h 中的對如下結構體賦值進行修改:

static struct nand_flash_dev nand_flash_ids[] = {

......

{"Samsung K9F1208U0B", NAND_MFR_SAMSUNG, 0x76, 26, 0, 4, 0x4000, 0},

.......

}

這樣對於該款 Nand Flash 芯片的操作才能正確執行。

3. 編寫自己的 Nand Flash 初始化函數

在 board/crane2410/crane2410.c 中加入 nand_init()函數.

void nand_init(void)

{

/* 初始化 Nand Flash 控制器, 以及 Nand Flash 芯片 */

nand_reset();

/* 調用 nand_probe()來檢測芯片類型 */

printf ("%4lu MB\\n", nand_probe(CFG_NAND_BASE) >> 20);

}

該函數在啟動時被 start_armboot()調用.

4 在 Linux 對 Nand Flash 的支持

4.1 Linux 下 Nand Flash 調用關係

4.1.1 Nand Flash 設備添加時數據結構包含關係

struct mtd_partition partition_info[]

--> struct s3c2410_nand_set nandset

--> struct s3c2410_platform_nand superlpplatfrom

--> struct platform_device s3c_device_nand

在該數據結構的 name字段的初始化值"s3c2410-nand",必須與 Nand Flash設備驅動註冊時

struct device_driver結構中的 name字段相同,因為 platfrom bus 是依靠名字來匹配的.

--> struct platform_device *smdk2410_devices[]

4.1.2 Nand Flash 設備註冊時數據結構包含關係

struct device_driver s3c2410_nand_driver

-->struct device *dev

該數據構由系統分配.

-->struct platform_device *pdev

-->struct s3c2410_platform_nand *plat

-->struct s3c2410_nand_set nset

-->struct mtd_partition

4.1.3 當發生系統調用時數據結構調用關係

struct mtd_info它的*priv指向 chip

-->struct nand_chip

它的*priv指向 nmtd

-->struct s3c2410_nand_mtd

它是 s3c2410_nand_info 的一個字段

-->s3c2410_nand_info

它被設為 Nand Flash設備驅動的私有數據結構,在 Nand Flash設備驅動註冊時分配空間.

-->struct device

4.2 Linux 下 Nand Flash 驅動主要數據結構說明

4.2.1 s3c2410 專有數據結構

1. s3c2410_nand_set

struct s3c2410_nand_set {

int nr_chips; /* 芯片的數目 */

int nr_partitions; /* 分區的數目 */

char *name; /* 集合名稱 */

int nr_map; /* 可選, 底層邏輯到物理的芯片數目 */

struct mtd_partition partitions; /* 分區列表 */

};

2. s3c2410_platform_and

struct s3c2410_platform_nand {

/* timing information for controller, all times in nanoseconds */

int tacls; /* 從 CLE/ALE有效到 nWE/nOE 的時間 */

int twrph0; /* nWE/nOE 的有效時間 */

int twrph1; /* 從釋放 CLE/ALE到 nWE/nOE 不活動的時間 */

int nr_sets; /* 集合數目 */

struct s3c2410_nand_set sets; /* 集合列表 */

/* 根據芯片編號選擇有效集合 */

void (*select_chip)(struct s3c2410_nand_set , int chip);

};

3. s3c2410_nand_mtd

在 drivers/mtd/nand/s3c2410.c 中,

struct s3c2410_nand_mtd {

struct mtd_info mtd; /* MTD 信息 */

struct nand_chip chip; /* nand flash 芯片信息 */

struct s3c2410_nand_set set; /* nand flash 集合 */

struct s3c2410_nand_info *info; /* nand flash 信息 */

int scan_res;

};

4. s3c2410_nand_info

struct s3c2410_nand_info {

/* mtd info */

struct nand_hw_control controller; /* 硬件控制器 */

struct s3c2410_nand_mtd *mtds; /* MTD 設備表 */

struct s3c2410_platform_nand platform; /* Nand 設備的平臺 */ /* device info */

struct device *device; /* 設備指針 */

struct resource *area; /* 資源指針 */

struct clk *clk; /* Nand Flash 時鐘 */

void __iomem *regs; /* 寄存器基地址(map後的邏輯地址) */

int mtd_count; /* MTD的數目 */

unsigned char is_s3c2440;

};

5. struct clk

在 arch/arm/mach­s3c2410/clock.h 中

struct clk {

struct list_head list; /* clock 列表結點 */

struct module *owner; /* 所屬模塊 */

struct clk *parent; /* 父結點 */

const char *name; /* 名稱 */

int id; /* 編號 */

atomic_t used; /* 使用者計數 */

unsigned long rate; /* 時鐘速率 */

unsigned long ctrlbit; /* 控制位 */

int (*enable)(struct clk *, int enable); /* Clock 打開方法 */

};

4.2.2 Linux 通用數據結構說明

1. device_driver

include/linux/device.h

struct device_driver {

const char * name; /* 驅動名稱 */

struct bus_type * bus; /* 總線類型 */

struct completion unloaded; /* 卸載事件通知機制 */

struct kobject kobj; /* sys中的對象 */

struct klist klist_devices; /* 設備列表 */

struct klist_node knode_bus; /* 總線結點列表 */

struct module * owner;/* 所有者 */

/* 設備驅動通用方法 */

int (*probe) (struct device * dev); /* 探測設備 */

int (*remove) (struct device * dev); /* 移除設備 */

void (*shutdown) (struct device * dev); /* 關閉設備 */

/* 掛起設備 */

int (*suspend) (struct device * dev, pm_message_t state, u32 level);

int (*resume) (struct device * dev, u32 level); /* 恢復 */

};

2. platform_device

include/linux/device.h

struct platform_device {

const char * name; /* 名稱 */

u32 id; /* 設備編號, -1表示不支持同類多個設備 */

struct device dev; /* 設備 */

u32 num_resources; /* 資源數 */

struct resource * resource; /* 資源列表 */};

3. resource

struct resource {

const char name; /* 資源名稱 */

unsigned long start, end; /* 開始位置和結束位置 */

unsigned long flags; /* 資源類型 */

/* 資源在資源樹中的父親,兄弟和孩子 */

struct resource *parent, *sibling, *child;

};

4. device

include/linux/device.h

struct device {

struct klist klist_children; /* 在設備列表中的孩子列表 */

struct klist_node knode_parent; /* 兄弟結點 */

struct klist_node knode_driver; /* 驅動結點 */

struct klist_node knode_bus; /* 總線結點 */

struct device parent; /* 父親 */

struct kobject kobj; /* sys結點 */

char bus_id[BUS_ID_SIZE];

struct semaphore sem; /* 同步驅動的信號量 */

struct bus_type * bus; /* 總線類型 */

struct device_driver *driver; /* 設備驅動 */

void *driver_data; /* 驅動的私有數據 */

void *platform_data; /* 平臺指定的數據,為 device核心驅動保留 */

void *firmware_data; /* 固件指定的數據,為 device核心驅動保留 */

struct dev_pm_info power; /* 設備電源管理信息 */

u64 *dma_mask; /* DMA掩碼 */

u64 coherent_dma_mask;

struct list_head dma_pools; /* DMA緩衝池 */

struct dma_coherent_mem *dma_mem; /* 連續 DMA 內存的起始位置 */

void (*release)(struct device * dev); /* 釋放設置方法 */

};

5. nand_hw_control

include/linux/mtd/nand.h

struct nand_hw_control {

spinlock_t lock; /* 自旋鎖,用於硬件控制 */

struct nand_chip *active; /* 正在處理 MTD 設備 */

wait_queue_head_t wq; /* 等待隊列 */

};

6. nand_chip

include/linux/mtd/nand.h

struct nand_chip {

void __iomem *IO_ADDR_R; /* 讀地址 */

void __iomem *IO_ADDR_W; /* 寫地址 */ /* 字節操作 */

u_char (*read_byte)(struct mtd_info *mtd); /* 讀一個字節 */

void (*write_byte)(struct mtd_info *mtd, u_char byte); /* 寫一個字節 */

/* 雙字節操作 */

u16 (*read_word)(struct mtd_info mtd); /* 讀一個字 */

void (*write_word)(struct mtd_info *mtd, u16 word); /* 寫一個字 */

/* buffer操作 */

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);

/* 選擇一個操作芯片 */

void (*select_chip)(struct mtd_info *mtd, int chip);

/* 壞塊檢查操作 */

int (*block_bad)(struct mtd_info *mtd, loff_t ofs, int getchip);

/* 壞塊標記操作 */

int (*block_markbad)(struct mtd_info *mtd, loff_t ofs);

/* 硬件控制操作 */

void (*hwcontrol)(struct mtd_info *mtd, int cmd);

/* 設備準備操作 */

int (*dev_ready)(struct mtd_info *mtd);

/* 命令發送操作 */

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

page_addr);

/* 等待命令完成 */

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

/* 計算 ECC 碼操作 */

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

*ecc_code);

/* 數據糾錯操作 */

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

u_char *calc_ecc);

/* 開啟硬件 ECC */

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

/* 擦除操作 */

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

/* 檢查壞塊表 */

int (*scan_bbt)(struct mtd_info *mtd);

int eccmode; /* ECC 模式 */

int eccsize; /* ECC 計算時使用的字節數 */

int eccbytes; /* ECC 碼的字節數 */

int eccsteps; /* ECC 碼計算的步驟數 */

int chip_delay; /* 芯片的延遲時間 */

spinlock_t chip_lock; /* 芯片訪問的自旋鎖 */

wait_queue_head_t wq; /* 芯片訪問的等待隊列 */

nand_state_t state; /* Nand Flash狀態 */

int page_shift; /* 頁右移的位數,即 column地址位數 */

int phys_erase_shift; /* 塊右移的位數, 即 column和頁一共的地址位數 */

int bbt_erase_shift; /* 壞塊頁表的位數 */

int chip_shift; /* 該芯片總共的地址位數 */

u_char *data_buf; /* 數據緩衝區 */

u_char *oob_buf; /* oob 緩衝區 */

int oobdirty; /* oob 緩衝區是否需要重新初始化 */

u_char *data_poi; /* 數據緩衝區指針 */

unsigned int options; /* 芯片專有選項 */

int badblockpos;/* 壞塊標示字節在 OOB 中的位置 */

int numchips; /* 芯片的個數 */ unsigned long chipsize; /* 在多個芯片組中, 一個芯片的大小 */

int pagemask; /* 每個芯片頁數的屏蔽字, 通過它取出每個芯片包含多少個頁 */

int pagebuf; /* 在頁緩衝區中的頁號 */

struct nand_oobinfo *autooob; /* oob 信息 */

uint8_t *bbt; /* 壞塊頁表 */

struct nand_bbt_descr *bbt_td; /* 壞塊表描述 */

struct nand_bbt_descr *bbt_md; /* 壞塊表鏡像描述 */

struct nand_bbt_descr *badblock_pattern; /* 壞塊檢測模板 */

struct nand_hw_control *controller; /* 硬件控制 */

void *priv; /* 私有數據結構 */

/* 進行附加錯誤檢查 */

int (*errstat)(struct mtd_info *mtd, struct nand_chip *this, int state, int

status, int page);

};

7. mtd_info

include/linux/mtd/mtd.h

struct mtd_info {

u_char type; /* 設備類型 */

u_int32_t flags; /* 設備標誌位組 */

u_int32_t size; /* 總共設備的大小 */

u_int32_t erasesize; /* 擦除塊的大小 */

u_int32_t oobblock; /* OOB塊的大小,如:512 個字節有一個 OOB */

u_int32_t oobsize; /* OOB數據的大小,如:一個 OOB 塊有 16 個字節 */

u_int32_t ecctype; /* ECC 校驗的類型 */

u_int32_t eccsize; /* ECC 碼的大小 */

char *name; /* 設備名稱 */

int index; /* 設備編號 */

/* oobinfo 信息,它可以通過 MEMSETOOBINFO ioctl 命令來設置 */

struct nand_oobinfo oobinfo;

u_int32_t oobavail; /* OOB區的有效字節數,為文件系統提供 */

/* 數據擦除邊界信息 */

int numeraseregions;

struct mtd_erase_region_info *eraseregions;

u_int32_t bank_size; /* 保留 */

/* 擦除操作 */

int (*erase) (struct mtd_info *mtd, struct erase_info *instr);

/* 指向某個執行代碼位置 */

int (*point) (struct mtd_info *mtd, loff_t from,

size_t len, size_t *retlen, u_char **mtdbuf);

/* 取消指向 */

void (*unpoint) (struct mtd_info *mtd, u_char * addr, loff_t from, size_t len);

/* 讀/寫操作 */

int (*read) (struct mtd_info *mtd, loff_t from, size_t len, size_t *retlen, u_char *buf);

int (*write) (struct mtd_info *mtd, loff_t to, size_t len,

size_t *retlen, const u_char *buf);

/* 帶 ECC 碼的讀/寫操作 */

int (*read_ecc) (struct mtd_info *mtd, loff_t from, size_t len, size_t *retlen,

u_char *buf, u_char *eccbuf, struct nand_oobinfo *oobsel);

int (*write_ecc) (struct mtd_info *mtd, loff_t to, size_t len, size_t *retlen,

const u_char *buf, u_char *eccbuf, struct nand_oobinfo *oobsel); /* 帶 OOB 碼的讀/寫操作 */

int (*read_oob) (struct mtd_info *mtd, loff_t from, size_t len, size_t *retlen,

u_char *buf);

int (*write_oob) (struct mtd_info *mtd, loff_t to, size_t len, size_t *retlen,

const u_char *buf);

/* 提供訪問保護寄存器區的方法 */

int (*get_fact_prot_info) (struct mtd_info *mtd, struct otp_info *buf, size_t len);

int (*read_fact_prot_reg) (struct mtd_info *mtd, loff_t from, size_t len,

size_t *retlen, u_char *buf);

int (*get_user_prot_info) (struct mtd_info *mtd, struct otp_info *buf, size_t len);

int (*read_user_prot_reg) (struct mtd_info *mtd, loff_t from, size_t len,

size_t *retlen, u_char *buf);

int (*write_user_prot_reg) (struct mtd_info *mtd, loff_t from, size_t len,

size_t *retlen, u_char *buf);

int (*lock_user_prot_reg) (struct mtd_info *mtd, loff_t from, size_t len);

/* 提供 readv和 writev 方法 */

int (*readv) (struct mtd_info *mtd, struct kvec *vecs, unsigned long count,

loff_t from, size_t *retlen);

int (*readv_ecc) (struct mtd_info *mtd, struct kvec *vecs, unsigned long count,

loff_t from, size_t *retlen, u_char *eccbuf,

struct nand_oobinfo *oobsel);

int (*writev) (struct mtd_info *mtd, const struct kvec *vecs,

unsigned long count, loff_t to, size_t *retlen);

int (*writev_ecc) (struct mtd_info *mtd, const struct kvec *vecs,

unsigned long count, loff_t to, size_t *retlen,

u_char *eccbuf, struct nand_oobinfo *oobsel);

/* 同步操作 */

void (*sync) (struct mtd_info *mtd);

/* 芯片級支持的加/解鎖操作 */

int (*lock) (struct mtd_info *mtd, loff_t ofs, size_t len);

int (*unlock) (struct mtd_info *mtd, loff_t ofs, size_t len);

/* 電源管理操作 */

int (*suspend) (struct mtd_info *mtd);

void (*resume) (struct mtd_info *mtd);

/* 壞塊管理操作 */

int (*block_isbad) (struct mtd_info *mtd, loff_t ofs);

int (*block_markbad) (struct mtd_info *mtd, loff_t ofs);

/* 重啟前的通知事件 */

struct notifier_block reboot_notifier;

void *priv; /* 私有數據結構 */

struct module *owner; /* 模塊所有者 */

int usecount; /* 使用次數 */

};

4.3 Linux 下 Nand Flash 驅動說明4.3.1 註冊 driver_register

通過 module_init(s3c2410_nand_init);註冊 Nand Flash 驅動. 在 s3c2410_nand_init ()中通過 driver_register()註冊

s3c2410_nand_driver驅動程序,如下所示:

static struct device_driver s3c2410_nand_driver = {

.name = "s3c2410-nand",

.bus = &platform_bus_type, /* 在 drivers/base/platform.c中定義 */

.probe = s3c2410_nand_probe,

.remove = s3c2410_nand_remove,

};

4.3.2 探測設備 probe

在註冊的 Nand Flash驅動程序中, probe 方法為 s3c2410_nand_probe(). s3c2410_nand_probe()再調用

s3c24xx_nand_probe(). 在該函數中, 把*info 作為 Nand Flash 驅動的私有數據結構, 並通過 dev_set_drvdata(dev,

info)把*info 保存在*device 的*driver_data 字段中.然後通過 clk_get(dev, "nand")獲取 Nand Flash的時鐘資

源, clk_use(info->clk)增加時鐘資源的使用計數, clk_enable(info->clk)開啟資源.填寫*info 的其它字段,

其中包括:

1. 通過 request_mem_region()為 Nand Flash 寄存器區申請 I/O 內存地址空間區,並通過 ioremap()把它映射到虛

擬地址空間.

2. 調用 s3c2410_nand_inithw()初始化 Nand Flash 控制器.

3. 為 mtd 設備分配設備信息的存儲空間.

4. 對當前 mtd 設備,調用 s3c2410_nand_init_chip()進行初始化.

5. 對當前 mtd 設備, 調用 nand_scan()檢測 Nand Flash 芯片, nand_scan()函數在 drivers/mtd/nand/nand_base.c 中

定義.該函數的作用是初始化 struct nand_chip 中一些方法, 並從 Nand Flash 中讀取芯片 ID, 並初始化 struct

mtd_info 中的方法.

6. 對當前 mtd 設備,加入其分區信息.

7. 如果還有更多 mtd 設備,到 4 執行.

4.3.3 初始化 Nand Flash 控制器

s3c2410_nand_inithw()函數會初始化 Nand Flash 控制器, 通過設置 Nand Flash 控制寄存器(S3C2410_NFCONF)來

完成, 這裡最重要的是根據 S3C2410 的 PCLK 計算出 tacls, twrph0 以及 twrph1 值.

4.3.4 移除設備

s3c2410_nand_remove()當設備被移除時,被 device 核心驅動調用.它完成的主要工作如下:

1. 把*device 的*driver_data 字段置空.

2. 釋放 mtd 設備信息.

3. 釋放 clk 資源.

4. 通過 iounmap()取消映地址空間.

5. 釋放申請的 I/O 內存資源.

6. 釋放設備私有數據*info 的空間.

4.3.5 Nand Flash 芯片初始化

s3c2410_nand_init_chip()初始化 struct nand_chip 中的一些主要字段以及方法.其中主要包括的方法有:

1. s3c2410_nand_hwcontrol(); 硬件控制

2. s3c2410_nand_devready(); 設備是否準備好

3. s3c2410_nand_write_buf(); 寫一個 buffer 到 nand flash

4. s3c2410_nand_read_buf(); 讀一個 buffer 到 nand flash

5. s3c2410_nand_select_chip(); 選擇操作芯片

如果支持 ECC 硬件校驗,還設置如下方法: 1. s3c2410_nand_correct_data(); 通過 ECC 碼校正數據

2. s3c2410_nand_enable_hwecc(); 開啟硬件 ECC 檢查

3. s3c2410_nand_calculate_ecc(); 計算 ECC 碼

4.3.6 讀 Nand Flash

當對 nand flash 的設備文件(nand flash 在/dev 下對應的文件)執行系統調用 read(),或在某個文件系統中對該

設備進行讀操作時. 會調用 struct mtd_info 中的 read方法,他們缺省調用函數為 nand_read(),在

drivers/mtd/nand/nand_base.c中定義.nand_read()調用 nand_do_read_ecc(),執行讀操作. 在

nand_do_read_ecc()函數中,主要完成如下幾項工作:

1. 會調用在 nand flash驅動中對 struct nand_chip 重載的 select_chip 方法,即

s3c2410_nand_select_chip()選擇要操作的 MTD 芯片.

2. 會調用在 struct nand_chip 中系統缺省的方法 cmdfunc 發送讀命令到 nand flash.

3. 會調用在 nand flash驅動中對 struct nand_chip 重載的 read_buf(),即 s3c2410_nand_read_buf()

從 Nand Flash的控制器的數據寄存器中讀出數據.

4. 如果有必要的話,會調用在 nand flash驅動中對 struct nand_chip 重載的

enable_hwecc,correct_data 以及 calculate_ecc方法,進行數據 ECC 校驗。

4.3.7 寫 Nand Flash

當對 nand flash 的設備文件(nand flash 在/dev 下對應的文件)執行系統調用 write(),或在某個文件系統中對該設備

進行讀操作時, 會調用 struct mtd_info 中 write 方法,他們缺省調用函數為 nand_write(),這兩個函數在

drivers/mtd/nand/nand_base.c中定義. nand_write()調用 nand_write_ecc(),執行寫操作.在

nand_do_write_ecc()函數中,主要完成如下幾項工作:

1. 會調用在 nand flash驅動中對 struct nand_chip 重載的 select_chip 方法,即

s3c2410_nand_select_chip()選擇要操作的 MTD 芯片.

2. 調用 nand_write_page()寫一個頁.

3. 在 nand_write_page()中,會調用在 struct nand_chip 中系統缺省的方法 cmdfunc 發送寫命令

到 nand flash.

4. 在 nand_write_page()中,會調用在 nand flash驅動中對 struct nand_chip 重載的

write_buf(),即 s3c2410_nand_write_buf()從 Nand Flash的控制器的數據寄存器中寫入數據.

5. 在 nand_write_page()中,會調用在 nand flash驅動中對 struct nand_chip 重載 waitfunc 方法,

該方法調用系統缺省函數 nand_wait(),該方法獲取操作狀態,並等待 nand flash操作完成.等

待操作完成,是調用 nand flash驅動中對 struct nand_chip 中重載的 dev_ready方法,即

s3c2410_nand_devready()函數.


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