Nand Flash驅動程序編寫

NAND FLASH是一個存儲芯片

那麼: 這樣的操作很合理"讀地址A的數據，把數據B寫到地址A"

問1. 原理圖上NAND FLASH和S3C2440之間只有數據線，

怎麼傳輸地址？

答1．在DATA0～DATA7上既傳輸數據，又傳輸地址

當ALE為高電平時傳輸的是地址，

問2. 從NAND FLASH芯片手冊可知，要操作NAND FLASH需要先發出命令

怎麼傳入命令？

答2．在DATA0～DATA7上既傳輸數據，又傳輸地址，也傳輸命令

當ALE為高電平時傳輸的是地址，

當CLE為高電平時傳輸的是命令

當ALE和CLE都為低電平時傳輸的是數據

問3. 數據線既接到NAND FLASH，也接到NOR FLASH，還接到SDRAM、DM9000等等

那麼怎麼避免干擾？

答3. 這些設備，要訪問之必須"選中"，

沒有選中的芯片不會工作，相當於沒接一樣

問4. 假設燒寫NAND FLASH，把命令、地址、數據發給它之後，

NAND FLASH肯定不可能瞬間完成燒寫的，

怎麼判斷燒寫完成？

答4. 通過狀態引腳RnB來判斷：它為高電平表示就緒，它為低電平表示正忙

問5. 怎麼操作NAND FLASH呢？

答5. 根據NAND FLASH的芯片手冊，一般的過程是：

發出命令

發出地址

發出數據/讀數據

NAND FLASH S3C2440

發命令 選中芯片

CLE設為高電平 NFCMMD=命令值

在DATA0~DATA7上輸出命令值

發出一個寫脈沖

發地址 選中芯片 NFADDR=地址值

ALE設為高電平

在DATA0~DATA7上輸出地址值

發出一個寫脈沖

發數據 選中芯片 NFDATA=數據值

ALE,CLE設為低電平

在DATA0~DATA7上輸出數據值

發出一個寫脈沖

讀數據 選中芯片 val=NFDATA

發出讀脈沖

讀DATA0~DATA7的數據

用UBOOT來體驗NAND FLASH的操作：

1. 讀ID

S3C2440 u-boot

選中 NFCONT的bit1設為0 md.l 0x4E000004 1; mw.l 0x4E000004 1

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

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

讀數據得到0xEC val=NFDATA md.b 0x4E000010 1

讀數據得到device code val=NFDATA md.b 0x4E000010 1

0xda

退出讀ID的狀態 NFCMMD=0xff mw.b 0x4E000008 0xff

2. 讀內容: 讀0地址的數據

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

選中 NFCONT的bit1設為0 md.l 0x4E000004 1; mw.l 0x4E000004 1

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

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

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

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

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

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

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

讀數據得到0x17 val=NFDATA md.b 0x4E000010 1

讀數據得到0x00 val=NFDATA md.b 0x4E000010 1

讀數據得到0x00 val=NFDATA md.b 0x4E000010 1

讀數據得到0xea val=NFDATA md.b 0x4E000010 1

退出讀狀態 NFCMMD=0xff mw.b 0x4E000008 0xff

NAND FLASH驅動程序層次

看內核啟動信息

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 根據nand_chip的底層操作函數識別NAND FLASH，構造mtd_info

nand_scan_ident

nand_set_defaults

if (!chip->select_chip)

chip->select_chip = nand_select_chip; // 默認值不適用

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) { // 問. mtd_notifiers在哪設置

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

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

not->add(mtd);

// mtd_notify_add 和 blktrans_notify_add

先看字符設備的mtd_notify_add

class_device_create

class_device_create

再看塊設備的blktrans_notify_add

list_for_each(this, &blktrans_majors) { // 問. blktrans_majors在哪設置

// 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

測試4th:

1. make menuconfig去掉內核自帶的NAND FLASH驅動

-> Device Drivers

-> Memory Technology Device (MTD) support

-> NAND Device Support

< > NAND Flash support for S3C2410/S3C2440 SoC

2. make uImage

使用新內核啟動, 並且使用NFS作為根文件系統

3. insmod s3c_nand.ko

4. 格式化 (參考下面編譯工具)

flash_eraseall /dev/mtd3 // yaffs

5. 掛接

mount -t yaffs /dev/mtdblock3 /mnt

6. 在/mnt目錄下建文件

編譯工具：

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

2. cd mtd-utils-05.07.23/util

修改Makefile:

#CROSS=arm-linux-

改為

CROSS=arm-linux-

3. make

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

　　

復制代碼
struct nand_chip {
/*8 位NAND 芯片的讀寫地址*/
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);
/*讀取數據並驗證*/
int (*verify_buf)(struct mtd_info *mtd, const uint8_t *buf, int len);
/*選定芯片*/
void (*select_chip)(struct mtd_info *mtd, int chip);
/*檢查壞塊*/
int (*block_bad)(struct mtd_info *mtd, loff_t ofs, int getchip);
/*mark(標記)bad block*/
int (*block_markbad)(struct mtd_info *mtd, loff_t ofs);
/*發送命令/地址*/
void (*cmd_ctrl)(struct mtd_info *mtd, int dat,unsigned int ctrl);
/*讀取芯片狀態*/
int (*dev_ready)(struct mtd_info *mtd);
/*發送命令*/
void (*cmdfunc)(struct mtd_info *mtd, unsigned command, int column, int page_addr);
/*等待就緒*/
int (*waitfunc)(struct mtd_info *mtd, struct nand_chip *this);
/*擦除命令函數*/
void (*erase_cmd)(struct mtd_info *mtd, int page);
/*掃描壞塊表*/
int (*scan_bbt)(struct mtd_info *mtd);
int (*errstat)(struct mtd_info *mtd, struct nand_chip *this, int state, int status, int page);
/*高級頁面寫功能*/
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函數：
*這個函數用來控制硬件產生ecc
*其實它主要的工作就是控制NAND controller 向 NAND 芯片發出NAND_ECC_READ 、NAND_ECC_WRITE 和NAND_ECC_READSYN *等命令，與struct nand_chip 結構體中的cmdfunc 類似
*/
void (*hwctl)(struct mtd_info *mtd, int mode);

/*根據data 計算ecc 值*/
int (*calculate)(struct mtd_info *mtd,const uint8_t *dat,uint8_t *ecc_code);
/*根據ecc 值，判斷讀寫數據時是否有錯誤發生，若有錯，則立即試著糾正，糾正失敗則返回錯誤*/
int (*correct)(struct mtd_info *mtd, uint8_t *dat,uint8_t *read_ecc,uint8_t *calc_ecc);

/*read_page_raw write_page_raw函數
*從NAND 芯片中讀取一個page 的原始數據和向NAND 芯片寫入一個page 的原始數據，所謂的原始數據，即不對讀寫的數據做ecc處理 *該讀寫什麼值就讀寫什麼值。另外，這兩個函數會讀寫整個page 中的所有內容，即不但會讀寫一個page 中MAIN部分，還會讀寫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 在讀寫過程中會加入ecc 的計算，校驗，和糾正等處理。
*/
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);

/*
*讀寫oob 中的內容，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);
};
其實，以上提到的這幾個read_xxx 和write_xxx 函數，最終都會調用struct nand_chip 中的read_buf 和write_buf 這兩個函數，所以如果沒有特殊需求的話，我認為不必自己實現，使用MTD 提供的default 的函數即可。

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#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,
}
};

/*判斷忙*/
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)
{
/* 發命令: NFCMMD=dat */
s3c_nand_regs->nfcmd = dat;
//writeb(cmd, host->io_base + (1 << host->board->cle));/*命令*/
}
else
{
/* 發地址: 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)
{
/*表示取消選中 NFCONT[1]設為1 */
s3c_nand_regs->nfcont |=(1<<1);
}
else
{
s3c_nand_regs->nfcont &=~(1<<1);
/*選中芯片 NFCONT[1]設為0 */
}
}

static int s3c_nand_init(void)
{

struct clk *clk;

/*1.分配一個nand_chip結構體*/
s3c_nand_chip = kzalloc(sizeof(struct nand_chip), GFP_KERNEL);

s3c_nand_regs = ioremap(0x4E000000, sizeof(struct s3c_nand_regs));

/*2.設置nandc_chip結構體*/
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控制器的時鐘 */
clk = clk_get(NULL, "nand");
clk_enable(clk); /* CLKCON'bit[4] */

/*初始化nand控制器 設置寄存器*/
#define TACLS 0
#define TWRPH0 3
#define TWRPH1 0
/* HCLK=100MHz
* TACLS: 發出CLE/ALE之後多長時間才發出nWE信號, 從NAND手冊可知CLE/ALE與nWE可以同時發出,所以TACLS=0
* TWRPH0: nWE的脈沖寬度, HCLK x ( TWRPH0 + 1 ), 從NAND手冊可知它要>=12ns, 所以TWRPH0>=1
* TWRPH1: nWE變為高電平後多長時間CLE/ALE才能變為低電平, 從NAND手冊可知它要>=5ns, 所以TWRPH1>=0
*/
s3c_nand_regs->nfconf=(TACLS<<12)|(TWRPH0<<8)|(TWRPH1<<4);

/* NFCONT:
* BIT1-設為1, 取消片選
* BIT0-設為1, 使能NAND FLASH控制器
* BIT4-設為0, 未初始化hardware ECC
*/
s3c_nand_regs->nfcont = (1<<1) | (1<<0);

/*分配一個mtd_info結構體*/
s3c_mtd = kzalloc(sizeof(struct mtd_info), GFP_KERNEL);

/*設置s3c_mtd結構體*/
s3c_mtd->owner = THIS_MODULE;
s3c_mtd->priv = s3c_nand_chip;

/* 識別NAND FLASH, 構造mtd_info */
nand_scan(s3c_mtd, 1);

/*設置分區表*/
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");