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分类： 嵌入式
2013-08-02 00:27:47
原文地址：vxworks驱动开发原理——TFFS文件系统（3） 作者：哭泣的土地
根据am29lv160d的datasheet的描述，am29lv160D共有16Mbit的容量，可以配置为2M×8bit或者1M×16bit，具体为byte配置还是双字配置要根据其引脚byte的设置，byte=1说明是双字配置1M×16bit，为0则说明是字节配置2M×8bit。我们需要注意的是am29lv160d的地址线只有20根，即A19~A0，2M的寻址空间则需要21条地址线，因此这就需要一条额外的地址线。amd的设计很巧妙的实现这个问题，在双字模式下，输出为D15~D0，寻址空间为1M，A19~A0正好满足要求；如果是字节模式下则D15~D7位则是无效的，amd的设计就是将其中的D15作为一条附加的地址线A-1。当A-1为0时，表明地址是一个字的低字节，让A-1为1时表明地址是一个字的高字节。也就是说在字节模式下其地址线为A19~A-1共21条满足要求，分别连接外部地址线的A20~A0。
am29lv160d共有35个sector。其中包含31个大小32kword/64kbyte的普通sector，一个大小为16kword/32kbyte的sector，两个4kword/8kbyte的sector，一个8kword/16kbyte的sector。每个sector都可以单独erase。之所以把一个普通sector分成4个大小不一的sector是为了便于存放boot block。
am29lv160d还可以细分为am29lv160dt和am29lv160db两种，am29lv160dt表明其boot block是在内存的高端地址空间；am29lv160db表明其boot block存放在低端地址空间。
我们以高端地址空间为例分析一下各个sector的地址空间地址：
对普通sector（sectorNum=0~30）来说，其大小为32kword/64kbyte，地址空间为sectorNum*64KB~（sectorNum+1）*64KB-1；
第31secotor，其大小16kword/32kbyte，地址空间为F8000~FBFFF(word)/1F0000~1F7FFF（byte）；
第32sector，其大小4kword/8kbyte，地址空间为FC000~FCFFF(word)/1F8000~1F9FFF（byte）；
第33sector，其大小4kword/8kbyte，地址空间为FD000~FDFFF(word)/1FA000~1FBFFF（byte）；
第34sector，其大小8kword/16kbyte，地址空间为FE000~FFFFF(word)/1FC000~1FFFFF（byte）；
am29lv160d在使用过程中可以利用多个芯片并联的方式来实现。文件amd92lvMtd.c中针对的flash卡则是是由4个am29lv160组成的，如图7.4。外部地址线A22~A3连接各芯片的A19~A0，外部地址线A2连接各芯片的片选信号，选中单个芯片，这样就实现了64位内存存储空间。
图7.4 一种64位flash卡的连接方法
但是由于CPU是32bit的，因此在访问内存的时候就分为高4字节和低4字节分别访问，我们在后面的读写空间中也可以看到在访问函数的参数中都有一个upper参数，该函数是一个bool变量，1表示访问高4字节，也就是2#3#芯片，0表示访问低4字节，也就是0#1#芯片。
这样一来，其存储容量扩充为8MB，共有35个scoter。每个sector在vxworks中双字模式下的地址分别为（以4个am29lv160dt为例）：
对普通sector（sectorNum=0~30）来说，其大小为sectorSize=0x40000（256KB），地址空间为sectorNum*sectorSize~(sectorNum+1)*sectorSize-1；
第31secotor，其大小0x20000（128KB），地址空间为7C0000~7DFFFF；
第32sector，其大小0x8000（32KB），地址空间为7E0000~7E7FFF；
第33sector，其大小0x8000（32KB），地址空间为7E8000~7EFFFF；
第34sector，其大小0x10000（64KB），地址空间为7F0000~7FFFFF；
分析函数库amd29LvMtd之前，我们需要明白三个地址的概念：计算机系统地址、存储设备地址（存储卡）和flash芯片地址。
l 一个计算机有多个存储设备，如内存、CF存储卡等等，对于一个flash卡来说，它的地址和计算机系统地址是不相同的，而是存在一个偏移的关系，这个偏移与socket的设置有关系；
l 一个存储设备如U盘，通常包括多个flash芯片，各个flash芯片都有自己的编址，显然这个flash芯片地址和flash卡的的地址也不相同，如图7.4描述的结构图；
l 计算机系统对flash卡的读写最终要作用在相应在相应的flash芯片上，因此在进行存储设备的读写时需要完成三个转换：计算机系统地址→存储设备→flash芯片地址。
函数库amd29LvMtd的作用，就是对Flflash.h文件中的FLFlash结构变量进行填充，包括MTD层的一些属性以及一些MTD层的操作函数。对FLFlash结构的填充过程是这样的，系统首先指定了一些MTD层的驱动库，包括amd29LvMtd，存放在一个数组mtdTable[]中，在系统需要时会利用这个数组中的各个识别函数分别进行识别，对amd29LvMtd库来说就是通过其识别函数amd29lvMTDIdentify判断flash卡是否和amd29LvMtd库相一致，如果一致则用amd29LvMtd库中的函数和变量来填充FLFlash结构，以供系统在需要的时候直接调用amd29LvMtd库。下面将对amd29LvMtd库中的函数进行逐个分析。
1. FLStatus amd29lvMTDIdentify
(
FLFlash* pVol
)
这个函数的作用是读取卡内记录的制造商ID和设备ID识别flash卡的型号，并进行FLflash结构变量vol的初始化。这个结构提供了一个标准的mtd接口，它包含了基本的三个函数read、write和map。
函数amd29lvMTDIdentify首先调用函数flashIdGet(pVol， &manCode， &devCode)获取设备信息，如果与驱动相匹配，则将驱动信息及接口填入到FLFlash结构变量中：
pVol->type = 0x01C4;
pVol->erasableBlockSize = AMD29LV_MTD_SECTOR_SIZE;
pVol->chipSize = AMD29LV_160_CHIP_SIZE;
pVol->noOfChips = AMD29LV_MTD_CHIP_CNT;
pVol->interleaving = AMD29LV_MTD_INTERLEAVE;
pVol->write = amd29lvProgram;
pVol->erase = amd29lvSectorRangeErase;
pVol->map = amd29lvMap;
2. LOCAL void FAR0* amd29lvMap
(
FLFlash* pVol，
CardAddress address，
int length
)
当访问flash卡上的一个地址时，首先需要将flash卡的地址A转化为计算机系统的地址B，这样对计算机系统来说，只要访问地址B，也就实现了flash卡内地址A的访问。函数amd29lvMap的作用是对根据输入的flash卡的地址计算其在计算机系统中的地址。该地址=flash卡的地址+ (FLFlash.ocket->window.baseAddress << 12)。
3. LOCAL void flashRegWrite32Bits
(
FLFlash* pVol，
UINT32 addr，
UINT32 data，
BOOL upper
)
参数说明：
FLFlash* pVol， FLFlash结构变量
UINT32 addr， flash卡内的地址，从0开始
UINT32 data， 要写入的数据
BOOL upper 表明是高4字节或低4字节。
该函数的并不是直接向flash卡中的地址写入一个数据，真正写入一个数据需要比较复杂的时序，它要求在写特定的flash卡地址前首先向flash的寄存器中写入一个特定的命令，而该函数的作用就是要向flash卡的寄存器中写入一个特定的命令。
对flash卡内地址的写入最终要体现在对flash芯片的写入，因此写入命令最终体现在向相应的flash芯片的写入。由前面的电路结构图图7.4可以看出，对于单个flash芯片来说，如果要在flash芯片上0x555的地址处写入一个数据，那么该芯片对应的地址线A19~A0的数据应为0x555，由于其flash芯片地址线A19~A0连接的是计算机系统A22~A3地址线，这就要求计算机系统A22~A3地址线上的地址为0x555，因此对应的A22~A0则为0x555*8。
另一方面，由于flash卡为64位，因此要求将高32位和低32位的访问分开。
4. LOCAL UINT16 flashRegRead16Bits
(
FLFlash* pVol，
UINT32 addr，
BOOL upper
)
读取16bit数据。类似于flashRegWrite32Bits。
LFlash* pVol， FLFlash结构
UINT32 addr， 地址
BOOL upper 高4字节或者低4字节。
返回值，读出的数据。
注意函数flashRegRead16Bits和函数flashRegWrite32Bits，之所以函数名中有个reg，表明只是一个简单的读写周期，而事实上如果向内存中写入一个数据则需要多个flashRegWrite32Bits周期的组合。
该函数的实际上读出的是32bit数据，但是只保留了低16bit数据。
5. LOCAL FLStatus amd29lvProgram
(
FLFlash* pVol，
CardAddress address，
const void FAR1* buffer，
int length，
FLBoolean overwrite
)
CardAddress address，flash卡的地址
const void FAR1* buffer，数据缓存的地址
int length，写入数据的长度
FLBoolean overwrite，是否进行覆盖写入，如果要求覆盖写入则要求先进行擦出再写入。
向一个flash地址写入数据，正常的理解就是循环调用flashProgram32Bits函数完成写入过程，不过还是要注意一些问题：
l 首先要注意flashProgram32Bits函数每次写入要求必须是4字节对齐的，因此要求flash地址address以及地址buffer都必须是4字节对齐的，否则将返回错误。
l 另一方面是overwrite参数，它的作用在于告诉函数amd29lvProgram flash卡的address地址已经写上了数据，因此在写之前需要进行擦除操作，擦除flash卡上以address开始的length字节数据所在的sector，然后再写入。这就要求在擦除这些sector前需要保留这些sector的数据。
不过这个函数的处理并没有这么复杂，它首先要求address和buffer的开始位置都是4字节对齐的，至于length，这个函数有个莫名其妙的约束，就是overwrite为TRUE且length==2时执行先擦除后写入，否则只有在length是4的倍数时直接写入（不是4的倍数错误退出）。
其实这也正好是这个函数调用中的一个受限制的条件，要么overwrite==TRUE且length==2，要么就是length是4的倍数。不过从后面分析中Ftllite.c中观察，则发现overwrite==TRUE时length==4，那么调用的时候则是直接写入的。此外还函数还有一个明显的bug，就是在overwrite==TRUE时它只能满足flash卡上写入的数据不能跨越sector的情况，如果出现跨越sector则会出现错误。
总的来说，这个函数的实现存在这诸多bug，而且调用条件限制苛刻，建议重新写。
6. LOCAL FLStatus amd29lvSectorRangeErase
(
FLFlash* pVol，
int sectorNum，
int sectorCount
)
int sectorNum， 擦除的sector的开始编号。
int sectorCount，要擦除的sector的数目。
这里仅仅以amd29LV160BT为例进行说明。注意这里的参数并不区分普通sector与boot block sector，而都按照普通sector的大小来对待，因此这里的sectorNum的数值范围是0~31，那么在这种情况下如果第31个sector需要擦除，这个sector就分成了4个，那么则需要擦除的sectorCount要增加3。
还要注意：一个sector包括了4个flash芯片上的sector，4个都要擦除，因此要分为upper分别为TRUE和FALSE分别擦除。
7. LOCAL STATUS flashProgram32Bits
(
FLFlash* pVol，
volatile UINT32* pData，
UINT32 data，
BOOL upper
)
向flash卡内地址为pdata的位置写入32bit数据data。并进行读出检查，看是否正确写入。
向flash芯片中写入数据要遵照如下时序：1）在地址0x555地方写入0xaa；2）在地址0x2aa的地方写入0x55；3）在地址0x555的地方写入0xa0，4）在相应的地址写入数据。
由于步骤1）2）是由函数flashUnlock完成的，所以这里直接调用了flashUnlock。
写完数据之后要进行检查，即读出写入的数据和要写入的数据进行比较，如果数据一致，则说明写入成功。
8. LOCAL STATUS flashHalfSectorErase
(
FLFlash* pVol，
int sectorNum，
BOOL upper
)
erease一个sector的低32位或者高32位。因为一个sector是64位的，这里仅仅erase了一个sector的32位，因此就是半个sector。
pVol->type == 0x1C4表明设备是一个am29lv160b类型的设备，该数值在函数amd29lvMTDIdentify中进行赋值。我们这里只研究pVol->type == 0x1C4即am29lv160b的设备。
对于这个flash卡来说，不同过的sector，其容量可能是不同的，因此首先要根据sectorNum来判断sector的地址和容量，之后才开始进入擦除操作。
擦除数据前要经过如下步骤：1）在地址0x555地方写入0xaa；2）在地址0x2aa的地方写入0x55；3）在地址0x555的地方写入0x80；4）在地址0x555地方写入0xaa；5）在地址0x2aa的地方写入0x55；6）在地址0x555的地方写入0x30。
由于步骤1）2）和步骤4）5）是由函数flashUnlock完成的，所以这里直接调用了flashUnlock。
擦除完毕后要进行检查，即在检查half sector开头的双字是不是全为1，如果全为1则说明写入成功，超过一定时间后发现half sector开头的双字不全1说明写入失败。
需要注意的是这里的参数upper，如果upper为1，则说明是2#3#芯片。
9. LOCAL void flashIdGet
(
FLFlash* pVol，
UINT16* manCode，
UINT16* devCode
)
该函数的作用是获取设备制造商和设备ID。
获取这些信息首先要进入autoselect模式。16bit方式下进入autoselect模式的步骤是：
1）在地址0x555地方写入0xaa；2）在地址0x2aa的地方写入0x55；3）在地址0x555的地方写入0x90。进入autoselect模式后，读出dw地址0和dw地址1寄存器中的数据（对am29lv160来说读取到的数值分别为0x1和0x22c4（am29lv160T类型）/0x2249(am29lv160B类型）。
由于步骤1）、2）是由函数flashUnlock完成的，所以这里直接调用了flashUnlock。
完了之后要调用flashReset函数退出autoSelect模式。
10. LOCAL void flashReset
(
FLFlash* pVol，
BOOL upper
)
根据am29lv160 datasheet的描述，对一个16bit模式芯片来说，向任意地址写入F0即可完成reset，但是这里是要求reset 32bit两个芯片，因此这里是向任意地址写入0x00f000f0。reset之后进入read array data模式。
11. LOCAL void flashUnlock
(
FLFlash* pVol，
BOOL upper
)
根据am29lv160 datasheet的描述，系统有一个Unlock bypass的命令，它是为了更快的完成写入操作，不过这里的flashUnlock的函数的作用并不是这个作用，而是为了其他操作时序的一个组成部分，因此这里只要简单的理解就行了，就是先向0x555写入0xaa，再向0x2AA写入0x55。
