NAND Falsh驱动分析

梦里梦外; 2022-06-18 03:42 209阅读 0赞

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1.驱动结构：

Linux系统中，用MTD(Memory Technology Device，内存技术设备)系统用来建立Flash针对Linux的统一、抽象的接口，Flash驱动及接口分为4层。

①硬件驱动层:负责FLASH硬件设备的读写，擦除。LinuxMTD的NORFLASH在drivers/mtd/chips子目录下,NAND在drivers/mtd/nand/目录下

②MTD原始设备层：包括两部分，一是MTD原始设备的通用代码，另一部分是各个特定的FLASH的数据，如分区

③MTD设备层：

基于MTD原始设备层，Linux系统定义MTD的块设备（设备号31）和字符设备（设备号90），MTD字符设备定义在mtdchar.c，MTD快设备则是定义了一个描述MTD块设备的结构体mtdblk\_dev，并声明了一个名为mtdblks的指针数组，这个数组中的每一个mtdblk\_dev和mtd\_table中的每一个mtd\_info一一对应

④设备节点：通过mknod在/dev目录下建立MTD块设备节点31，字符设备节点90。用户通过访问此设备节点访问MTD设备。

2.数据结构

①Mtd\_info：用于描述MTD原始设备，这其中定义了大量关于MTD的数据和操作函数。每个分区被认为是一个mtd\_info，如果有两个MTD原始设备，每个有3个分区，在系统中就有6个mtd\_info结构体，这些mtd\_info指针被存放在mtd\_table数组里。

mtd\_info的type字段表示底层物理设备类型，如MTD\_RAM,MTD\_NORFlash, MTD\_NANDFlash,.

Flag字段表示MTD\_ERASEABLE(可擦除)、MTD\_WRITEB\_WRITEABLE(可编程)，MTD\_XIP（可片内执行），MTD\_OOB(NAND带外数据)，MTD\_ECC（支持自动ECC）。

Mtd\_info中的read(),write(),read\_oob(),wreite\_oob(),这些函数对NAND,NOR是透明的。

添加和删除MTD设备：

int add\_mtd\_device(struct mtd\_info \*mtd);

int del\_mtd\_device (struct mtd\_info \*mtd);

②.mtd\_part结构，用于描述分区，其mtd\_info成员用于描述本分区，它会被加入到mtd\_table中，其他部分成员由其主分区mtd\_part->master决定，主分区（涵盖所有分区）不作为一个MTD原始设备加入mtd\_table

struct mtd\_part \{

struct mtd\_info mtd; //分区信息（大部分有其master决定）

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;

\};

③.mtd\_partion会在MTD原始设备层调用add\_mtd\_partions()时传递分区信息用，

struct mtd\_partition \{

char \*name;                            /\* identifier string \*/

u\_int32\_t size;                        /\* partition size \*/

u\_int32\_t offset;           /\* offset within the master MTD space \*/

u\_int32\_t mask\_flags;            /\* master MTD flags to mask out for this partition \*/

struct nand\_ecclayout \*ecclayout;   /\* out of band layout for this partition (NAND only)\*/

struct mtd\_info \*\*mtdp;                  /\* pointer to store the MTD object \*/

\};

Flash驱动中使用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);

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\_partitions中，并调用add\_mtd\_device（）将此分区作为MTD设备加入mtd\_table中，成功返回0，如分配mtd\_part时内存不足，则返回\-ENOMEM。add\_mtd\_partitions()新建的mtd\_part需要依赖传入的mtd\_partion参数对其初始化。

del\_mtd\_partitions()作用是对于mtd\_partions上的每一个分区，若它的主分区是master，则将它从mtd\_partions和mtd\_table中删除并释放掉，这个函数会调用del\_mtd\_device()

3.Nor flash驱动：

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()，map\_info是NOR flash驱动的核心，它指定了NOR的基址，位宽，大小等信息以及flash的读写函数，甚至NOR驱动代码本质上可以被认为是根据map\_info探测芯片的过程

NOR Flash驱动主要工作：

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分区信息记录与其中

③以map\_info和探测的接口类型为参数(如“cif\_probe”,”jedec\_probe”等)为参数调用do\_map\_probe（），探测Flash得到mtd\_info.

Do\_map\_probe会根据传入的参数name通过get\_mtd\_chip\_driver()得到具体的MTD驱动，调用与接口对应的probe()函数探测设备，利用map\_info中的配置，do\_map\_probe()可以自动支持CFI或JEDEC接口的Flash芯片，MTD以后会自动采用适当的命令参数对flash进行读写或擦除

④在模块初始化时以mtd\_info为参数调用add\_mtd\_deviece()或以mtd\_info,mtd\_partition数据以及分区数为参数调用add\_mtd\_partitions()注册设备或分区。当然，在这之前可以调用parse\_mtd\_partitions()查看flash是否已有分区信息，并将查看出的分区信息通过add\_mtd\_partition（）注册

⑤在模块卸载时调用“反函数”删除设备或分区

4.NAND FLASH驱动

Linux内核在MTD下层实现了通用的NAND驱动（主要通过driver/mtd/nand/nand\_base.c实现），因此芯片级的NAND驱动不用再实现mtd\_info中的read,write\_oob()等函数，主题转移到nand\_chip数据结构。

MTD用nand\_chip结构表示一个NAND芯片，这个结构体包含了NAND的地址信息，读写方法，ECC模式，硬件控制等一系列底层机制

①如果flash要分区，则定义mtd\_partition数组，将实际电路板中的flash分区信息记录其中

②在模块加载时分配nand\_chip内存，根据目标板NAND控制器的特殊情况初始化nand\_chip中的hwcontrol(),calculate\_ecc，read\_byte()等，若不赋值会使用nand\_base.c中的默认函数，若使用软件ECC，不需要赋值calculate\_ecc()和correct\_date()成员。

③以mtd\_info为参数调用nand\_scan（）函数探测NAND FLASH的存在。Nand\_scan（）函数会读取NAND芯片ID，并根据mtd->priv即nand\_chip中的成员初始化mtd\_info.

④如果要分区，则以mtd\_info和mtd\_parition为参数调用add\_mtd\_partition（），添加分区信息

Ps.在NAND芯片级驱动中，若在nand\_chip中没有赋值，将使用nand\_base.c中默认的参数，比如/\* Define default oob placement schemes for large and small page devices \*/

static struct nand\_ecclayout nand\_oob\_8 = \{

.eccbytes = 3,

.eccpos = \{0, 1, 2\},

.oobfree = \{

\{.offset = 3,

.length = 2\},

\{.offset = 6,

.length = 2\}\}

\};

Parse\_mtd\_partitions()用于解析MTD分区信息，常见的MTD分区解析是命令行解析，即解析在Linux启动命令行中通过mtdparts=传入的MTD分区信息

通过查看/proc/mtd文件可以获知系统中包含的MTD分区

在Linux2.6内核中，s3c2410的NAND被注册为一个平台设备，当NAND驱动模块调用platform\_driver\_register($s3c2410\_nand\_driver)注册平台驱动时，其对应的platform\_driver结构体的s3c24xx\_nand\_probe()成员函数被调用，在该函数中将调用前述的s3c2410\_nand\_init\_chip（）初始化nand\_chip,通过nand\_scan()扫描到NAND Flash存储器后，调用s3c2410\_nand\_add\_partition()添加MTD分区和设备信息。

同样地，当nand驱动模块卸载调用platform\_driver\_unregister($s3c2410\_nand\_driver)。

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