NAND FLASH驅動程序

作者：時間：2016-11-21 來源：網絡

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// 參考

* driversmtdnands3c2410.c

* driversmtdnandat91_nand.c

#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;

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, //緊跟著上一個分區

.size = 0x00020000,

[2] = {

.name = "kernel",

.offset = MTDPART_OFS_APPEND,

.size = 0x00200000,

[3] = {

.name = "root",

.offset = MTDPART_OFS_APPEND,

.size = MTDPART_SIZ_FULL, //剩下的所有空間都是"root"分區

}

};

static void s3c2440_select_chip(struct mtd_info *mtd, int chipnr)

{

if (chipnr == -1)

{

//取消選中: NFCONT[1]設為1

s3c_nand_regs->nfcont |= (1<<1);

}

else

{

// 選中: NFCONT[1]設為0

s3c_nand_regs->nfcont &= ~(1<<1);

}

static void s3c2440_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;

}

else

{

// 發地址: NFADDR=dat

s3c_nand_regs->nfaddr = dat;

}

static int s3c2440_dev_ready(struct mtd_info *mtd)

{

return (s3c_nand_regs->nfstat & (1<<0));

}

static int s3c_nand_init(void)

{

struct clk *clk;

// 1. 分配一個nand_chip結構體

s3c_nand = kzalloc(sizeof(struct nand_chip), GFP_KERNEL);

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

// 2. 設置nand_chip */

/ 設置nand_chip是給nand_scan函數使用的, 如果不知道怎么設置, 先看nand_scan怎么使用

/ 它應該提供:選中,發命令,發地址,發數據,讀數據,判斷狀態的功能

s3c_nand->select_chip = s3c2440_select_chip;

s3c_nand->cmd_ctrl = s3c2440_cmd_ctrl;

s3c_nand->IO_ADDR_R = &s3c_nand_regs->nfdata;

s3c_nand->IO_ADDR_W = &s3c_nand_regs->nfdata;

s3c_nand->dev_ready = s3c2440_dev_ready;

s3c_nand->ecc.mode = NAND_ECC_SOFT;

// 3. 硬件相關的設置: 根據NAND FLASH的手冊設置時間參數

// 使能NAND FLASH控制器的時鐘

clk = clk_get(NULL, "nand");

clk_enable(clk);

// HCLK=100MHz

* TACLS: 發出CLE/ALE之后多長時間才發出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變為高電平后多長時間CLE/ALE才能變為低電平, 從NAND手冊可知它要>=5ns, 所以TWRPH1>=0

#define TACLS 0

#define TWRPH0 1

#define 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

s3c_nand_regs->nfcont = (1<<1) | (1<<0);

// 4. 使用: nand_scan

s3c_mtd = kzalloc(sizeof(struct mtd_info), GFP_KERNEL);

s3c_mtd->owner = THIS_MODULE;

s3c_mtd->priv = s3c_nand;

nand_scan(s3c_mtd, 1); // 識別NAND FLASH, 構造mtd_info ,最大芯片個數1

// 5. add_mtd_partitions

add_mtd_partitions(s3c_mtd, s3c_nand_parts, 4); //分區數4

//add_mtd_device(s3c_mtd); //整個nand flash 作為一個分區使用

return 0;

}

static void s3c_nand_exit(void)

{

del_mtd_partitions(s3c_mtd);

kfree(s3c_mtd);

iounmap(s3c_nand_regs);

kfree(s3c_nand);

}

module_init(s3c_nand_init);

module_exit(s3c_nand_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");

=================================================================

NAND FLASH是一個存儲芯片

那么: 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，

怎么傳輸地址？

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

怎么傳入命令？

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

那么怎么避免干擾？

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，相當于沒接一樣

問4. 假設燒寫NAND FLASH，把命令、地址、數據發給它之后，

NAND FLASH肯定不可能瞬間完成燒寫的，

怎么判斷燒寫完成？

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. 怎么操作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

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 (driversmtdnand)

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

再看塊設備的blktrans_notify_add

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

// 答. driversmtdmdblock.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 (driversmtdmdblock.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, 并且使用NFS作為根文件系統，因為之前根文件系統在nand flash上面，現在內核去除了nand flash的驅動，內核就無法訪問根文件系統了。

3. insmod s3c_nand.ko

4. 格式化 (參考下面編譯工具)

flash_eraseall /dev/mtd3 //擦除后本身就格式化成 yaffs文件系統，所以不用再格式化了

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/

flash_erase:只擦除一個扇區

flash_eraseall:整個分區都擦除掉

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