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Nand Flash驱动程序编写

NAND FLASH是一个存储芯片

那么: 这样的操作很合理”读地址A的数据,把数据B写到地址A”

问1. 原理图上NAND FLASH和S3C2440之间只有数据线,

    怎么传输地址?

答1.在DATA0~DATA7上既传输数据,又传输地址

    当ALE为高电平时传输的是地址,

问2. 从NAND FLASH芯片手册可知,要操作NAND FLASH需要先发出命令

    怎么传入命令?

答2.在DATA0~DATA7上既传输数据,又传输地址,也传输命令

    当ALE为高电平时传输的是地址,

    当CLE为高电平时传输的是命令

    当ALE和CLE都为低电平时传输的是数据

问3. 数据线既接到NAND FLASH,也接到NOR FLASH,还接到SDRAM、DM9000等等

    那么怎么避免干扰?

答3. 这些设备,要访问之必须”选中”,

    没有选中的芯片不会工作,相当于没接一样

问4. 假设烧写NAND FLASH,把命令、地址、数据发给它之后,

    NAND FLASH肯定不可能瞬间完成烧写的,

    怎么判断烧写完成?

答4. 通过状态引脚RnB来判断:它为高电平表示就绪,它为低电平表示正忙

问5. 怎么操作NAND FLASH呢?

答5. 根据NAND FLASH的芯片手册,一般的过程是:

    发出命令

    发出地址

    发出数据/读数据

          NAND FLASH                      S3C2440

发命令    选中芯片                 

          CLE设为高电平                  NFCMMD=命令值   

          在DATA0~DATA7上输出命令值

          发出一个写脉冲

           

发地址    选中芯片                        NFADDR=地址值

          ALE设为高电平

          在DATA0~DATA7上输出地址值

          发出一个写脉冲

发数据    选中芯片                        NFDATA=数据值

          ALE,CLE设为低电平

          在DATA0~DATA7上输出数据值

          发出一个写脉冲

读数据    选中芯片                        val=NFDATA

          发出读脉冲

          读DATA0~DATA7的数据

用UBOOT来体验NAND FLASH的操作:

1. 读ID

                              S3C2440                u-boot

选中                          NFCONT的bit1设为0  md.l 0x4E000004 1; mw.l 0x4E000004  1

发出命令0x90                  NFCMMD=0x90        mw.b 0x4E000008 0x90

发出地址0x00                  NFADDR=0x00        mw.b 0x4E00000C 0x00

读数据得到0xEC                val=NFDATA          md.b 0x4E000010 1

读数据得到device code          val=NFDATA          md.b 0x4E000010 1

          0xda

退出读ID的状态                NFCMMD=0xff        mw.b 0x4E000008 0xff

     

2. 读内容: 读0地址的数据

使用UBOOT命令:

nand dump 0

Page 00000000 dump:

        17 00 00 ea 14 f0 9f e5  14 f0 9f e5 14 f0 9f e5

                              S3C2440                u-boot

选中                          NFCONT的bit1设为0  md.l 0x4E000004 1; mw.l 0x4E000004  1

发出命令0x00                  NFCMMD=0x00        mw.b 0x4E000008 0x00

发出地址0x00                  NFADDR=0x00        mw.b 0x4E00000C 0x00

发出地址0x00                  NFADDR=0x00        mw.b 0x4E00000C 0x00

发出地址0x00                  NFADDR=0x00        mw.b 0x4E00000C 0x00

发出地址0x00                  NFADDR=0x00        mw.b 0x4E00000C 0x00

发出地址0x00                  NFADDR=0x00        mw.b 0x4E00000C 0x00

发出命令0x30                  NFCMMD=0x30        mw.b 0x4E000008 0x30

读数据得到0x17                val=NFDATA          md.b 0x4E000010 1

读数据得到0x00                val=NFDATA          md.b 0x4E000010 1

读数据得到0x00                val=NFDATA          md.b 0x4E000010 1

读数据得到0xea                val=NFDATA          md.b 0x4E000010 1

退出读状态                    NFCMMD=0xff        mw.b 0x4E000008 0xff

NAND FLASH驱动程序层次

看内核启动信息

S3C24XX NAND Driver, (c) 2004 Simtec Electronics

s3c2440-nand s3c2440-nand: Tacls=3, 30ns Twrph0=7 70ns, Twrph1=3 30ns

NAND device: Manufacturer ID: 0xec, Chip ID: 0xda (Samsung NAND 256MiB 3,3V 8-bit)

Scanning device for bad blocks

Bad eraseblock 256 at 0x02000000

Bad eraseblock 257 at 0x02020000

Bad eraseblock 319 at 0x027e0000

Bad eraseblock 606 at 0x04bc0000

Bad eraseblock 608 at 0x04c00000

Creating 4 MTD partitions on “NAND 256MiB 3,3V 8-bit”:

0x00000000-0x00040000 : “bootloader”

0x00040000-0x00060000 : “params”

0x00060000-0x00260000 : “kernel”

0x00260000-0x10000000 : “root”

搜”S3C24XX NAND Driver”

S3c2410.c (drivers\mtd\nand)

s3c2410_nand_inithw

s3c2410_nand_init_chip

nand_scan  // drivers/mtd/nand/nand_base.c 根据nand_chip的底层操作函数识别NAND FLASH,构造mtd_info

    nand_scan_ident

        nand_set_defaults

            if (!chip->select_chip)

                chip->select_chip = nand_select_chip; // 默认值不适用

            if (chip->cmdfunc == NULL)

                chip->cmdfunc = nand_command;

                                    chip->cmd_ctrl(mtd, command, ctrl);

            if (!chip->read_byte)

                chip->read_byte = nand_read_byte;

                                    readb(chip->IO_ADDR_R);

            if (chip->waitfunc == NULL)

                chip->waitfunc = nand_wait;

                                    chip->dev_ready

       

       

        nand_get_flash_type

            chip->select_chip(mtd, 0);

            chip->cmdfunc(mtd, NAND_CMD_READID, 0x00, -1);

            *maf_id = chip->read_byte(mtd);

            dev_id = chip->read_byte(mtd);

    nand_scan_tail

            mtd->erase = nand_erase;

            mtd->read = nand_read;

            mtd->write = nand_write;

           

           

           

s3c2410_nand_add_partition

    add_mtd_partitions

        add_mtd_device

            list_for_each(this, &mtd_notifiers) { // 问. mtd_notifiers在哪设置

                                                  // 答. drivers/mtd/mtdchar.c,mtd_blkdev.c调用register_mtd_user

                struct mtd_notifier *not = list_entry(this, struct mtd_notifier, list);

                not->add(mtd);

                // mtd_notify_add  和 blktrans_notify_add

                先看字符设备的mtd_notify_add

                        class_device_create

                        class_device_create

                再看块设备的blktrans_notify_add

                    list_for_each(this, &blktrans_majors) { // 问. blktrans_majors在哪设置

                                                            // 答. drivers\mtd\mdblock.c或mtdblock_ro.c  register_mtd_blktrans

                        struct mtd_blktrans_ops *tr = list_entry(this, struct mtd_blktrans_ops, list);             

                        tr->add_mtd(tr, mtd);

                                mtdblock_add_mtd (drivers\mtd\mdblock.c)

                                    add_mtd_blktrans_dev

                                        alloc_disk

                                        gd->queue = tr->blkcore_priv->rq; // tr->blkcore_priv->rq = blk_init_queue(mtd_blktrans_request, &tr->blkcore_priv->queue_lock);

                                        add_disk           

测试4th:

1. make menuconfig去掉内核自带的NAND FLASH驱动

-> Device Drivers

  -> Memory Technology Device (MTD) support

    -> NAND Device Support

  < >  NAND Flash support for S3C2410/S3C2440 SoC

2. make uImage

  使用新内核启动, 并且使用NFS作为根文件系统

3. insmod s3c_nand.ko

4. 格式化 (参考下面编译工具)

  flash_eraseall  /dev/mtd3  // yaffs

   

5. 挂接

  mount -t yaffs /dev/mtdblock3 /mnt

6. 在/mnt目录下建文件 

编译工具:

1. tar xjf mtd-utils-05.07.23.tar.bz2

2. cd mtd-utils-05.07.23/util

修改Makefile:

#CROSS=arm-linux-

改为

CROSS=arm-linux-

3. make

4. cp flash_erase flash_eraseall /work/nfs_root/first_fs/bin/<br><br><br>

 

  

复制代码
struct nand_chip {
/*8 位NAND 芯片的读写地址*/
void __iomem    *IO_ADDR_R;
void __iomem    *IO_ADDR_W;

uint8_t    (*read_byte)(struct mtd_info *mtd);
u16    (*read_word)(struct mtd_info *mtd);

void    (*write_buf)(struct mtd_info *mtd, const uint8_t *buf, int len);
void    (*read_buf)(struct mtd_info *mtd, uint8_t *buf, int len);
/*读取数据并验证*/
int    (*verify_buf)(struct mtd_info *mtd, const uint8_t *buf, int len);
/*选定芯片*/
void    (*select_chip)(struct mtd_info *mtd, int chip);
/*检查坏块*/
int    (*block_bad)(struct mtd_info *mtd, loff_t ofs, int getchip);
/*mark(标记)bad block*/
int    (*block_markbad)(struct mtd_info *mtd, loff_t ofs);
/*发送命令/地址*/
void    (*cmd_ctrl)(struct mtd_info *mtd, int dat,unsigned int ctrl);
/*读取芯片状态*/
int    (*dev_ready)(struct mtd_info *mtd);
/*发送命令*/
void    (*cmdfunc)(struct mtd_info *mtd, unsigned command, int column, int page_addr);
/*等待就绪*/
int    (*waitfunc)(struct mtd_info *mtd, struct nand_chip *this);
/*擦除命令函数*/
void    (*erase_cmd)(struct mtd_info *mtd, int page);
/*扫描坏块表*/
int    (*scan_bbt)(struct mtd_info *mtd);
int    (*errstat)(struct mtd_info *mtd, struct nand_chip *this, int state, int status, int page);
/*高级页面写功能*/
int    (*write_page)(struct mtd_info *mtd, struct nand_chip *chip,const uint8_t *buf, int page, int cached, int raw);

int    chip_delay;
struct nand_ecc_ctrl ecc;
struct nand_buffers *buffers;
……………….
};

struct nand_ecc_ctrl {
nand_ecc_modes_t    mode;
int    steps;
int    size;
int    bytes;
int    total;
int    prepad;
int    postpad;
struct nand_ecclayout    *layout;

/*hwctl函数:
*这个函数用来控制硬件产生ecc
*其实它主要的工作就是控制NAND controller 向 NAND 芯片发出NAND_ECC_READ 、NAND_ECC_WRITE 和NAND_ECC_READSYN *等命令,与struct nand_chip 结构体中的cmdfunc 类似
*/
void    (*hwctl)(struct mtd_info *mtd, int mode);

/*根据data 计算ecc 值*/
int    (*calculate)(struct mtd_info *mtd,const uint8_t *dat,uint8_t *ecc_code);
/*根据ecc 值,判断读写数据时是否有错误发生,若有错,则立即试着纠正,纠正失败则返回错误*/
int    (*correct)(struct mtd_info *mtd, uint8_t *dat,uint8_t *read_ecc,uint8_t *calc_ecc);

/*read_page_raw write_page_raw函数
*从NAND 芯片中读取一个page 的原始数据和向NAND 芯片写入一个page 的原始数据,所谓的原始数据,即不对读写的数据做ecc处理 *该读写什么值就读写什么值。另外,这两个函数会读写整个page 中的所有内容,即不但会读写一个page 中MAIN部分,还会读写OOB 部分。
*/
int    (*read_page_raw)(struct mtd_info *mtd,struct nand_chip *chip,uint8_t *buf);
void    (*write_page_raw)(struct mtd_info *mtd,struct nand_chip *chip,const uint8_t *buf);

/*
*read_page 和write_page 在读写过程中会加入ecc 的计算,校验,和纠正等处理。
*/
int    (*read_page)(struct mtd_info *mtd,struct nand_chip *chip,uint8_t *buf);
void    (*write_page)(struct mtd_info *mtd,struct nand_chip *chip,const uint8_t *buf);

/*
*读写oob 中的内容,不包括MAIN 部分。
*/
int    (*read_oob)(struct mtd_info *mtd,struct nand_chip *chip,int page,int sndcmd);
int    (*write_oob)(struct mtd_info *mtd,struct nand_chip *chip,int page);
};
其实,以上提到的这几个read_xxx 和write_xxx 函数,最终都会调用struct nand_chip 中的read_buf 和write_buf 这两个函数,所以如果没有特殊需求的话,我认为不必自己实现,使用MTD 提供的default 的函数即可。

——————————————————–

#include <linux/module.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/string.h>
#include <linux/ioport.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/err.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/clk.h>

#include <linux/mtd/mtd.h>
#include <linux/mtd/nand.h>
#include <linux/mtd/nand_ecc.h>
#include <linux/mtd/partitions.h>

#include <asm/io.h>

#include <asm/arch/regs-nand.h>
#include <asm/arch/nand.h>

struct s3c_nand_regs {
    unsigned long nfconf  ;
    unsigned long nfcont  ;
    unsigned long nfcmd  ;
    unsigned long nfaddr  ;
    unsigned long nfdata  ;
    unsigned long nfeccd0 ;
    unsigned long nfeccd1 ;
    unsigned long nfeccd  ;
    unsigned long nfstat  ;
    unsigned long nfestat0;
    unsigned long nfestat1;
    unsigned long nfmecc0 ;
    unsigned long nfmecc1 ;
    unsigned long nfsecc  ;
    unsigned long nfsblk  ;
    unsigned long nfeblk  ;
};

static struct nand_chip *s3c_nand_chip;
static struct mtd_info *s3c_mtd;
static struct s3c_nand_regs *s3c_nand_regs;

static struct mtd_partition s3c_nand_parts[] = {
    [0] = {
        .name  = “bootloader”,
        .size  = 0x00040000,
        .offset    = 0,
    },
    [1] = {
        .name  = “params”,
        .offset = MTDPART_OFS_APPEND,
        .size  = 0x00020000,
    },
    [2] = {
        .name  = “kernel”,
        .offset = MTDPART_OFS_APPEND,
        .size  = 0x00200000,
    },
    [3] = {
        .name  = “root”,
        .offset = MTDPART_OFS_APPEND,
        .size  = MTDPART_SIZ_FULL,
    }
};

/*判断忙*/
static int s3c_dev_ready(struct mtd_info *mtd)
{
    /*返回”NFSTAT的bit[0]”;*/
    return (s3c_nand_regs->nfstat & (1<<0));
}

static void s3c_cmd_ctrl(struct mtd_info *mtd, int dat,unsigned int ctrl)
{

    if (ctrl & NAND_CLE)
    {
        /* 发命令: NFCMMD=dat */
        s3c_nand_regs->nfcmd = dat;
        //writeb(cmd, host->io_base + (1 << host->board->cle));/*命令*/
    }
    else
    {
        /* 发地址: NFADDR=dat */
        s3c_nand_regs->nfaddr = dat;
        //writeb(cmd, host->io_base + (1 << host->board->ale));/*地址*/
    }
}

static void s3c_select_chip(struct mtd_info *mtd, int chip)
{
    if(chip ==-1)
    {
        /*表示取消选中 NFCONT[1]设为1  */
        s3c_nand_regs->nfcont |=(1<<1);   
    }
    else
    {
        s3c_nand_regs->nfcont &=~(1<<1);
        /*选中芯片 NFCONT[1]设为0 */
    }   
}

static int s3c_nand_init(void)
{

    struct clk *clk;
   
    /*1.分配一个nand_chip结构体*/
    s3c_nand_chip =  kzalloc(sizeof(struct nand_chip), GFP_KERNEL);
   
    s3c_nand_regs = ioremap(0x4E000000, sizeof(struct s3c_nand_regs));
   
    /*2.设置nandc_chip结构体*/
    s3c_nand_chip->IO_ADDR_R = &s3c_nand_regs->nfdata;
    s3c_nand_chip->IO_ADDR_W = &s3c_nand_regs->nfdata;
    s3c_nand_chip->cmd_ctrl = s3c_cmd_ctrl;
    s3c_nand_chip->dev_ready = s3c_dev_ready;
    s3c_nand_chip->select_chip = s3c_select_chip;
    s3c_nand_chip->ecc.mode    = NAND_ECC_SOFT;
    //s3c_nand_chip->chip_delay = 20;

    /* 使能NAND FLASH控制器的时钟 */
    clk = clk_get(NULL, “nand”);
    clk_enable(clk);              /* CLKCON’bit[4] */
   

    /*初始化nand控制器 设置寄存器*/
#define TACLS  0
#define TWRPH0  3
#define TWRPH1  0
    /* HCLK=100MHz
    * TACLS:  发出CLE/ALE之后多长时间才发出nWE信号, 从NAND手册可知CLE/ALE与nWE可以同时发出,所以TACLS=0
    * TWRPH0: nWE的脉冲宽度, HCLK x ( TWRPH0 + 1 ), 从NAND手册可知它要>=12ns, 所以TWRPH0>=1
    * TWRPH1: nWE变为高电平后多长时间CLE/ALE才能变为低电平, 从NAND手册可知它要>=5ns, 所以TWRPH1>=0
    */
    s3c_nand_regs->nfconf=(TACLS<<12)|(TWRPH0<<8)|(TWRPH1<<4);

    /* NFCONT:
    * BIT1-设为1, 取消片选
    * BIT0-设为1, 使能NAND FLASH控制器
    * BIT4-设为0, 未初始化hardware ECC
    */
    s3c_nand_regs->nfcont = (1<<1) | (1<<0);
   
    /*分配一个mtd_info结构体*/
    s3c_mtd = kzalloc(sizeof(struct mtd_info), GFP_KERNEL);

    /*设置s3c_mtd结构体*/
    s3c_mtd->owner = THIS_MODULE;
    s3c_mtd->priv = s3c_nand_chip;

    /* 识别NAND FLASH, 构造mtd_info */
    nand_scan(s3c_mtd, 1);

    /*设置分区表*/
    add_mtd_partitions(s3c_mtd, s3c_nand_parts, 4);
   
    add_mtd_device(s3c_mtd);
    return 0;
}

static void s3c_nand_exit(void)
{
    kfree(s3c_mtd);
    kfree(s3c_nand_chip);
    iounmap(s3c_nand_regs);
}

module_init(s3c_nand_init);
module_exit(s3c_nand_exit);
MODULE_LICENSE(“GPL”);

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