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NOR Flash驱动编写札记

1. 读数据

md.b 0

2. 读ID

NOR手册上:

往地址555H写AAH

往地址2AAH写55H

往地址555H写90H

读0地址得到厂家ID: C2H

读1地址得到设备ID: 22DAH或225BH

退出读ID状态: 给任意地址写F0H

2440的A1接到NOR的A0,所以2440发出(555h<<1), NOR才能收到555h这个地址

UBOOT怎么操作?

往地址AAAH写AAH                      mw.w aaa aa

往地址554写55H                      mw.w 554 55

往地址AAAH写90H                      mw.w aaa 90

读0地址得到厂家ID: C2H              md.w 0 1

读2地址得到设备ID: 22DAH或225BH      md.w 2 1

退出读ID状态:                        mw.w 0 f0

3. NOR有两种规范, jedec, cfi(common flash interface)

  读取CFI信息

NOR手册: 

进入CFI模式    往55H写入98H

读数据:        读10H得到0051

              读11H得到0052

              读12H得到0059

              读27H得到容量

2440的A1接到NOR的A0,所以2440发出(555h<<1), NOR才能收到555h这个地址

UBOOT怎么操作?

进入CFI模式    往AAH写入98H            mw.w aa 98

读数据:        读20H得到0051          md.w 20 1

              读22H得到0052          md.w 22 1

              读24H得到0059          md.w 24 1

              读4EH得到容量          md.w 4e 1

              退出CFI模式            mw.w 0 f0

4. 写数据: 在地址0x100000写入0x1234

md.w 100000 1    // 得到ffff

mw.w 100000 1234

md.w 100000 1    // 还是ffff

NOR手册:

往地址555H写AAH

往地址2AAH写55H

往地址555H写A0H

往地址PA写PD

2440的A1接到NOR的A0,所以2440发出(555h<<1), NOR才能收到555h这个地址

UBOOT怎么操作?

往地址AAAH写AAH              mw.w aaa aa

往地址554H写55H              mw.w 554 55

往地址AAAH写A0H              mw.w aaa a0

往地址0x100000写1234h        mw.w 100000 1234

NOR FLASH驱动程序框架

测试1:通过配置内核支持NOR FLASH

1. make menuconfig

-> Device Drivers

  -> Memory Technology Device (MTD) support

    -> Mapping drivers for chip access

    <m> CFI Flash device in physical memory map

    (0x0) Physical start address of flash mapping  // 物理基地址

    (0x1000000) Physical length of flash mapping  // 长度

    (2)  Bank width in octets (NEW)              // 位宽

   

2. make modules

  cp drivers/mtd/maps/physmap.ko /work/nfs_root/first_fs

3. 启动开发板

  ls /dev/mtd*

  insmod physmap.ko

  ls /dev/mtd*

  cat /proc/mtd

测试2: 使用自己写的驱动程序:

1. ls /dev/mtd*

2. insmod s3c_nor.ko

3. ls /dev/mtd*

4. 格式化: flash_eraseall -j /dev/mtd1

5. mount -t jffs2 /dev/mtdblock1 /mnt

  在/mnt目录下操作文件

   

   

NOR FLASH识别过程:

do_map_probe(“cfi_probe”, s3c_nor_map);

    drv = get_mtd_chip_driver(name)

    ret = drv->probe(map);  // cfi_probe.c

            cfi_probe

                mtd_do_chip_probe(map, &cfi_chip_probe);

                    cfi = genprobe_ident_chips(map, cp);

                                genprobe_new_chip(map, cp, &cfi)

                                    cp->probe_chip(map, 0, NULL, cfi)

                                            cfi_probe_chip

                                                // 进入CFI模式

                                                cfi_send_gen_cmd(0x98, 0x55, base, map, cfi, cfi->device_type, NULL);

                                                // 看是否能读出”QRY”

                                                qry_present(map,base,cfi)

                                                …..

                                               

do_map_probe(“jedec_probe”, s3c_nor_map);

    drv = get_mtd_chip_driver(name)

    ret = drv->probe(map);  // jedec_probe

            jedec_probe

                mtd_do_chip_probe(map, &jedec_chip_probe);

                    genprobe_ident_chips(map, cp);

                        genprobe_new_chip(map, cp, &cfi)

                            cp->probe_chip(map, 0, NULL, cfi)

                                    jedec_probe_chip

                                        // 解锁

                                        cfi_send_gen_cmd(0xaa, cfi->addr_unlock1, base, map, cfi, cfi->device_type, NULL);

                                        cfi_send_gen_cmd(0x55, cfi->addr_unlock2, base, map, cfi, cfi->device_type, NULL);

                                       

                                        // 读ID命令

                                        cfi_send_gen_cmd(0x90, cfi->addr_unlock1, base, map, cfi, cfi->device_type, NULL);                                     

                           

                                        // 得到厂家ID,设备ID

                                        cfi->mfr = jedec_read_mfr(map, base, cfi);

                                        cfi->id = jedec_read_id(map, base, cfi);

                                       

                                        // 和数组比较

                                        jedec_table   

</m>

一、Linux Flash驱动结构

 1、Linux MTD系统层次

在Linux系统中,提供了MTD(内存技术设备)系统来建立Flash针对Linux的统一、抽象的接口。

在引入MTD后,Linux系统中Flash设备驱动及接口可分为4层,从上到下依次是:设备节点、MTD设备层、MTD原始设备层和硬件驱动层。如下所示:

1) 设备节点:通过mknod在/dev子目录下建立MTD字符设备节点(主设备号为90)和MTD块设备节点(主设备号为31),用户通过访问此设备节点即可访问MTD字符设备和块设备。

2) MTD设备层:分为MTD字符设备(mtdchar.c)和MTD块设备(mtdblock.c),建立在MTD原始设备层之上,为应用程序提供访问Flash的接口。

3) MTD原始设备层:MTD原始设备层由两部分组成,一部分是MTD原始设备的通用代码,另一部分是各个特定的Flash的数据,例如分区。

4) 硬件驱动层:Flash 硬件驱动层负责Flash硬件设备的读、写、擦除。

  2、Linux MTD系统接口

    在引入MTD后,底层Flash驱动直接与MTD原始设备层交互,利用其提供的接口注册设备和分区。

mtd_info是表示MTD原始设备的结构体,每个分区也被认为是一个mtd_info。例如:如果有两个MTD原始设备,而每个上有3个分区,在系统中就共有6个mtd_info结构体,这些mtd_info的指针被存放在名为mtd_table的数组里。

struct mtd_info {

u_char type;        /*内存技术的类型*/

u_int32_t flags;    /*标志位*/

u_int32_t size;      /*mtd设备的大小*/

u_int32_t erasesize; /*主要的擦除块大小*/

u_int32_t writesize; /*最小的可写单元的字节数*/

u_int32_t oobsize;  /*OOB字节数*/

u_int32_t oobavail;  /*可用的OOB字节数*/

char *name;          /*分区的名字*/

int index;          /*分区的索引号*/

struct nand_ecclayout *ecclayout;  /*ECC布局结构体指针*/

        //不同的erasesize的区域

int numeraseregions; /*不同的erasesize的区域的数目*/

struct mtd_erase_region_info *eraseregions;

        //擦除函数

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

        //读写函数

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);

        //oob读写函数

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

 struct mtd_oob_ops *ops);

int (*write_oob) (struct mtd_info *mtd, loff_t to,

 struct mtd_oob_ops *ops);

//设备锁

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

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

//电源管理函数

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

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

//坏块管理函数

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

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

void *priv;  /*私有数据*/

};

1) mtd_info的type字段给出底层物理设备的类型,包括MTD_RAM、MTD_ROM、MTD_NORFLASH、MTD_NANDFLASH等。

2) flags字段标志可以是MTD_WRITEABLE、MTD_BIT_WRITEABLE、MTD_NO_ERASE、MTD_POWERUP_LOCK等的组合。

3) mtd_info中的的read()、write()、read_oob()、write_oob()、erase()是MTD设备驱动要实现的主要函数。但是在NOR和NAND的驱动代码中几乎看不到mtd_info的成员函数,这是因为Linux在MTD的下层实现了针对NOR Flash和NAND Flash的通用的mtd_info成员函数。

Flash驱动中使用如下的两个函数注册和注销MTD设备:

int add_mtd_device(struct mtd_info *mtd);

int del_mtd_device (struct mtd_info *mtd);

mtd_part结构体用于表示分区(某一个分区),其mtd_info结构体成员用于描述该分区,它会被加入到mtd_table中。

struct mtd_part {

struct mtd_info mtd;    //分区的信息

struct mtd_info *master;  //该分区的主分区

u_int32_t offset;        //该分区的偏移地址

int index;              //分区号

struct list_head list;

int registered;

};

在MTD原始设备层中维护着一个mtd_part链表mtd_partitions(Flash的整个分区)。

struct mtd_partition {

char *name;          //标识字符串

u_int32_t size;      //分区大小

u_int32_t offset;    //主MTD空间内的偏移 

u_int32_t mask_flags; //掩码标志 

struct nand_ecclayout *ecclayout;  //OOB布局

struct mtd_info **mtdp;

};

Flash驱动中使用如下两个函数注册和注销分区:

int add_mtd_partitions(struct mtd_info *master,

      const struct mtd_partition *parts,

      int nbparts);

int del_mtd_partitions(struct mtd_info *master);

① add_mtd_partitions()会对每一个新建分区建立一个新的mtd_part结构体,将其加入mtd_partition中,并调用add_mtd_device()将此分区作为MTD设备加入mtd_table。

② del_mtd_partitions()的作用是对于mtd_partition上的每一个分区,如果它的主分区是master,则将它从mtd_partition和mtd_table中删除并释放掉,这个函数会调用del_mtd_device()。

二、NOR Flash驱动结构

在Linux系统中,实现了针对CFI(公共Flash接口)等接口的通用NOR驱动,这一层的驱动直接面向mtd_info的成员函数,这使得NOR的芯片级驱动变得非常的简单,只需要定义具体的内存映射情况结构体map_info并使用指定接口类型调用do_map_probe()。

NOR Flash驱动的核心是定义map_info结构体,它指定了NOR Flash的基址、位宽、大小等信息以及Flash的读写函数。

struct map_info {

char *name;          /*NOR FLASH的名字*/

unsigned long size;  /*NOR FLASH的大小*/

resource_size_t phys; /*NOR FLASH的起始物理地址*/

void __iomem *virt;  /*NOR FLASH的虚拟地址*/

void *cached;

int bankwidth;        /*NOR FLASH的总线宽度*/

        //缓存的虚拟地址

void (*inval_cache)(struct map_info *, unsigned long, ssize_t);

void (*set_vpp)(struct map_info *, int);

};

NOR Flash驱动在Linux中实现非常简单,如下图所示:

① 定义map_info的实例,初始化其中的成员,根据目标板的情况为name、size、bankwidth和phys赋值。

② 如果Flash要分区,则定义mtd_partition数组,将实际电路板中Flash分区信息记录于其中。

③ 以map_info和探测的接口类型(如”cfi_probe”等)为参数调用do_map_probe(),探测Flash得到mtd_info。

三、NOR Flash驱动程序

#include <linux/module.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/mtd/mtd.h>
#include <linux/mtd/map.h>
#include <linux/mtd/partitions.h>
#include <asm/io.h>

static struct map_info *s3c_map;
static struct mtd_info *s3c_mtd;
static struct mtd_partition s3c_parts[] = {
    [0] = {
        .name  = “bootloader_nor”,
        .size  = 0x00040000,
        .offset    = 0,
    },
    [1] = {
        .name  = “root_nor”,
        .offset = MTDPART_OFS_APPEND,
        .size  = MTDPART_SIZ_FULL,
    }
};

static int s3c_nor_init(void)
{
    printk(“s3c_nor_init\n”);
   
    /*1. 分配一个map_info结构体*/
    s3c_map = kzalloc(sizeof(struct map_info), GFP_KERNEL);

    /*2. 设置: 物理基地址(phys), 大小(size), 位宽(bankwidth), 虚拟基地址(virt) */
    s3c_map->name = “s3c_nor”;
    s3c_map->phys = 0;
    s3c_map->size = 0x1000000;
    s3c_map->bankwidth = 2;
    s3c_map->virt = ioremap(s3c_map->phys, s3c_map->phys+s3c_map->size);

    /* 3. 使用: 调用NOR FLASH协议层提供的函数来识别 */
    simple_map_init(s3c_map);
   
    printk(“use cfi_probe\n”);
    s3c_mtd=do_map_probe(“cfi_probe”, s3c_map);
    if (!s3c_mtd)
    {
        printk(“use jedec_probe\n”);
        s3c_mtd = do_map_probe(“jedec_probe”, s3c_map);
    }

    if(!s3c_mtd)
    {
       
iounmap(s3c_map->virt);
        kfree(s3c_map);
        return -EIO;
    }
    /* 4. add_mtd_partitions */
    add_mtd_partitions(s3c_mtd, s3c_parts, 2);
    return 0;
}

static void s3c_nor_exit(void)
{
    printk(“s3c_nor_exit\n”);
    iounmap(s3c_map->virt);
    kfree(s3c_map);
}

module_init(s3c_nor_init);
module_exit(s3c_nor_exit);
MODULE_LICENSE(“GPL”);

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