zz.NandFlash驱动超详细分析（一）

转自“小超hide的博客” http://xgc94418297.blog.163.com/blog/static/1129660402009675552824/

今天学习了NandFlash的驱动，硬件操作非常简单，就是这个linux下的驱动比较复杂，主要还是MTD层的问题，用了一下午时间整理出来一份详细的分析，只是分析函数结构和调用关系，具体代码实现就不看了，里面有N个结构体，搞得我头大。

 

我用linux2.6.25内核，2440板子，先从启动信息入手。

内核启动信息，NAND部分：

S3C24XX NAND Driver, (c) 2004 Simtec Electronics

s3c2440-nand s3c2440-nand: Tacls=2, 20ns Twrph0=3 30ns, Twrph1=2 20ns

NAND device: Manufacturer ID: 0xec, Chip ID: 0x76 (Samsung NAND 64MiB 3,3V 8-bit)

Scanning device for bad blocks

Creating 3 MTD partitions on "NAND 64MiB 3,3V 8-bit":

0x00000000-0x00040000 : "boot"

0x0004c000-0x0024c000 : "kernel"

0x0024c000-0x03ffc000 : "yaffs2"

 

第一行，在driver/mtd/nand/s3c2410.c中第910行，s3c2410_nand_init函数：

printk("S3C24XX NAND Driver, (c) 2004 Simtec Electronics\n");

 

行二行，同一文件，第212行，s3c2410_nand_inithw函数：

dev_info(info->device, "Tacls=%d, %dns Twrph0=%d %dns, Twrph1=%d %dns\n", tacls, to_ns(tacls, clkrate), twrph0, to_ns(twrph0, clkrate), twrph1, to_ns(twrph1, clkrate));

 

第三行，在driver/mtd/nand/nand_base.c中第2346行，

printk(KERN_INFO "NAND device: Manufacturer ID:" " 0x%02x, Chip ID: 0x%02x (%s %s)\n", *maf_id, dev_id, nand_manuf_ids[maf_idx].name, type->name);

 

第四行，在driver/mtd/nand/nand_bbt.c中第380行，creat_bbt函数：

Printk(KERN INFO " Scanning device for bad blocks \n");

 

第五行，在driver/mtd/mtdpart.c中第340行，add_mtd_partitions函数：

printk (KERN_NOTICE "Creating %d MTD partitions on \"%s\":\n", nbparts, master->name);

 

下面三行，是flash分区表，也在mtdpart.c同一函数中，第430行：

printk (KERN_NOTICE "0x%08x-0x%08x : \"%s\"\n", slave->offset, slave->offset + slave->mtd.size, slave->mtd.name);

 

MTD体系结构：

在linux中提供了MTD（Memory Technology Device，内存技术设备）系统来建立Flash针对linux的统一、抽象的接口

引入MTD后，linux系统中的Flash设备驱动及接口可分为4层:

设备节点

MTD设备层

MTD原始设备层

硬件驱动层

 

硬件驱动层：Flash硬件驱动层负责底层硬件设备实际的读、写、擦除，Linux MTD设备的NAND型Flash驱动位于driver/mtd/nand子目录下

s3c2410对应的nand Flash驱动为s3c2410.c

MTD原始设备层：MTD原始设备层由两部分构成，一部分是MTD原始设备的通用代码，另一部分是各个特定Flash的数据，比如分区

主要构成的文件有：

drivers/mtd/mtdcore.c 支持mtd字符设备

driver/mtd/mtdpart.c  支持mtd块设备

MTD设备层：基于MTD原始设备，Linux系统可以定义出MTD的块设备（主设备号31) 和字符设备（设备号90），构成MTD设备层

 

简单的说就是：使用一个mtd层来作为具体的硬件设备驱动和上层文件系统的桥梁。mtd给出了系统中所有mtd设备（nand，nor，diskonchip）的统一组织方式。

 

mtd层用一个数组struct mtd_info *mtd_table[MAX_MTD_DEVICES]保存系统中所有的设备，mtd设备利用struct mtd_info 这个结构来描述，该结构中描述了存储设备的基本信息和具体操作所需要的内核函数，mtd系统的那个机制主要就是围绕这个结构来实现的。结构体在include/linux/mtd/mtd.h中定义：

struct mtd_info {

u_char type;            //MTD 设备类型

u_int32_t flags;        //MTD设备属性标志

u_int32_t size;         //标示了这个mtd设备的大小

u_int32_t erasesize;    //MTD设备的擦除单元大小，对于NandFlash来说就是Block的大小

u_int32_t oobblock;      //oob区在页内的位置，对于512字节一页的nand来说是512

u_int32_t oobsize;      //oob区的大小，对于512字节一页的nand来说是16

u_int32_t ecctype;      //ecc校验类型

u_int32_t eccsize;      //ecc的大小

 

char *name;             //设备的名字

int index;              //设备在MTD列表中的位置

 

struct nand_oobinfo oobinfo; //oob区的信息，包括是否使用ecc，ecc的大小

}

 

//以下是关于mtd的一些读写函数，将在nand_base中的nand_scan中重载

int (*erase)

int (*read)

int (*write)

int (*read_ecc)

int (*write_ecc)

int (*read_oob)

int (*write_oob)

 

void *priv;//设备私有数据指针，对于NandFlash来说指nand芯片的结构

 

下面看nand_chip结构，在include/linux/mtd/nand.h中定义：

struct nand_chip {

void  __iomem   *IO_ADDR_R;    //这是nandflash的读写寄存器

void  __iomem     *IO_ADDR_W; 

//以下都是nandflash的操作函数，这些函数将根据相应的配置进行重载

u_char    (*read_byte)(struct mtd_info *mtd);

void      (*write_byte)(struct mtd_info *mtd, u_char byte);

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

void      (*write_word)(struct mtd_info *mtd, u16 word);

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);

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

int       eccmode;     //ecc的校验模式（软件，硬件）

int       chip_delay;  //芯片时序延迟参数

int       page_shift;  //页偏移，对于512B/页的，一般是9

u_char    *data_buf;   //数据缓存区

 

下一篇介绍NAND具体操作。