NandFlash驱动超详细分析报告报告材料.docx
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NandFlash驱动超详细分析报告报告材料
实用标准文案
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：
S3C24XXNANDDriver,（c）2004SimtecElectronics
s3c2440-nands3c2440-nand:
Tacls=2,20nsTwrph0=330ns,Twrph1=2
20ns
NANDdevice:
ManufacturerID:
0xec,ChipID:
0x76（SamsungNAND
64MiB3,3V8-bit）
Scanningdeviceforbadblocks
Creating3MTDpartitionsonNAND64MiB3,3V8-bit:
砰?
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扜潯屴
砰?
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祜晡獦尲
第一行，在driver/mtd/nand/s3c2410.c中第910行，s3c2410_nand_init函数：
printk（S3C24XXNANDDriver,（c）2004SimtecElectronics\n）;
行二行，同一文件，第212行，s3c2410_nand_inithw函数：
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dev_info（info->device,Tacls=%d,%dnsTwrph0=%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_INFONANDdevice:
ManufacturerID:
0xx,ChipID:
0xx（%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（KERNINFOScanningdeviceforbadblocks\n）;
第五行，在driver/mtd/mtdpart.c中第340行，add_mtd_partitions函数：
printk（KERN_NOTICECreating%dMTDpartitionson\%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
slave->offset+slave->mtd.size,slave->mtd.name）;
MTD体系结构：
在linux中提供了MTD（MemoryTechnologyDevice，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
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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nandFlash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structmtd_info*mtd_table[MAX_MTD_DEVICES]保存系统中所有的设备，mtd设备利用structmtd_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：
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structmtd_info{
u_chartype;//MTD设备类型
u_int32_tflags;//MTD设备属性标志
u_int32_tsize;//标示了这个mtd设备的大小
u_int32_terasesize;//MTD设备的擦除单元大小，对于NandFlash来说就是Block的大小
u_int32_toobblock;//oob区在页内的位置，对于512字节一页的nand来说是512
u_int32_toobsize;//oob区的大小，对于512字节一页的nand来说是16
u_int32_tecctype;//ecc校验类型
u_int32_teccsize;//ecc的大小
char*name;//设备的名字
intindex;//设备在MTD列表中的位置
structnand_oobinfooobinfo;//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）
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int（*read_ecc）
int（*write_ecc）
int（*read_oob）
int（*read_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：
structnand_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）（structmtd_info*mtd）;
void（*write_byte）（structmtd_info*mtd,u_charbyte）;
u16（*read_word）（structmtd_info*mtd）;
void（*write_word）（structmtd_info*mtd,u16word）;
void（*write_buf）（structmtd_info*mtd,constu_char*buf,intlen）;
void（*read_buf）（structmtd_info*mtd,u_char*buf,intlen）;
int（*verify_buf）（structmtd_info*mtd,constu_char*buf,intlen）;
void（*select_chip）（structmtd_info*mtd,intchip）;
int（*block_bad）（structmtd_info*mtd,loff_tofs,intgetchip）;
int（*block_markbad）（structmtd_info*mtd,loff_tofs）;
void（*hwcontrol）（structmtd_info*mtd,intcmd）;
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int（*dev_ready）（structmtd_info*mtd）;
void（*cmdfunc）（structmtd_info*mtd,unsignedcommand,int
column,intpage_addr）;
int（*waitfunc）（structmtd_info*mtd,structnand_chip*this,int
state）;
int（*calculate_ecc）（structmtd_info*mtd,constu_char*dat,u_char
*ecc_code）;
int（*correct_data）（structmtd_info*mtd,u_char*dat,u_char*read_ecc,
u_char*calc_ecc）;
void（*enable_hwecc）（structmtd_info*mtd,intmode）;
void（*erase_cmd）（structmtd_info*mtd,intpage）;
int（*scan_bbt）（structmtd_info*mtd）;
inteccmode;//ecc的校验模式（软件，硬件）
intchip_delay;//芯片时序延迟参数
intpage_shift;//页偏移，对于512B/页的，一般是9
u_char*data_buf;//数据缓存区
跟NAND操作相关的函数：
1、nand_base.c：
定义了NAND驱动中对NAND芯片最基本的操作函数和操作流程，如擦除、读写page、读写oob等。
当然这些函数都只是进行一些常规的操作，若你的系统在对NAND操作时有一些特殊的动作，则需要在你自己的驱动代码中进行定义。
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2、nand_bbt.c：
定义了NAND驱动中与坏块管理有关的函数和结构体。
3、nand_ids.c：
定义了两个全局类型的结构体：
structnand_flash_devnand_flash_ids[]和structnand_manufacturersnand_manuf_ids[]。
其中前者定义了一些NAND芯片的类型，后者定义了NAND芯片的几个厂商。
NAND芯片的ID至少包含两项内容：
厂商ID和厂商为自己的NAND芯片定义的芯片ID。
当NAND加载时会找这两个结构体，读出ID，如果找不到，就会加载失败。
4、nand_ecc.c：
定义了NAND驱动中与softewareECC有关的函数和结构体，若你的系统支持hardwareECC，且不需要softwareECC，则该文件也不需理会。
我们需要关心的是/nand/s3c2410,这个文件实现的是s3c2410/2440nandflash控制器最基本的硬件操作，读写擦除操作由上层函数完成。
s3c2410.c分析：
首先看一下要用到的结构体的注册：
structs3c2410_nand_mtd{
structmtd_info
mtd;//mtd_info的结构体
chip;//nand_chip的结构体structnand_chip
structs3c2410_nand_set*set;
structs3c2410_nand_info*info;
intscan_res;
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};
enums3c_cpu_type{//用来枚举CPU类型
TYPE_S3C2410,
TYPE_S3C2412,
TYPE_S3C2440,
};
structs3c2410_nand_info{
/*mtdinfo*/
structnand_hw_controlcontroller;
*mtds;structs3c2410_nand_mtd
*platform;structs3c2410_platform_nand
/*deviceinfo*/
structdevice*device;
*area;structresource
*clk;structclk
*regs;void__iomem
void__iomem*sel_reg;
intsel_bit;
mtd_count;int
save_nfconf;unsignedlong
enums3c_cpu_typecpu_type;
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};
设备的注册：
staticint__inits3c2410_nand_init（void）
{
printk（S3C24XXNANDDriver,（c）2004SimtecElectronics\n）;
platform_driver_register（&s3c2412_nand_driver）;
platform_driver_register（&s3c2440_nand_driver）;
returnplatform_driver_register（&s3c2410_nand_driver）;
}
platform_driver_register向内核注册设备，同时支持这三种CPU。
&s3c2440_nand_driver是一个platform_driver类型的结构体：
staticstructplatform_drivers3c2440_nand_driver={
.probe=s3c2440_nand_probe,
=s3c2410_nand_remove,.remove
.suspend=s3c24xx_nand_suspend,
.resume=s3c24xx_nand_resume,
={.driver
=s3c2440-nand,.name
.owner=THIS_MODULE,
},
};
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最主要的函数就是s3c2440_nand_probe，（调用s3c24XX_nand_probe）,完成对nand设备的探测，
staticints3c24xx_nand_probe（structplatform_device*pdev,
enums3c_cpu_typecpu_type）
{
*/主要完成一些硬件的初始化，其中调用函数：
/*
（info,nmtd,sets）;s3c2410_nand_init_chip
mtd_infoflash的探测及/*init_chip结束后，调用nand_scan完成对*/读写函数的赋值
（&nmtd->mtd,（sets）?
nand_scannmtd->scan_res=
sets->nr_chips:
1）;
if（nmtd->scan_res==0）{
s3c2410_nand_add_partition（info,nmtd,sets）;
}
}
进行的一步非常好重要的操作，nand的时候对nand是在初始化Nand_scan结nand_scan在中会对我们所写的关于特定芯片的读写函数重载到nand_chipmtdnandmtd_info并会将构中去，结构体中的函数用的函数来重载，实现了到底层驱动的联系。
芯片的设备号和厂家号自动在芯片并且在nand_scan函数中会通过读取nand列表中寻找相应的型号和参数，并将其注册进去。
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staticvoids3c2410_nand_init_chip（structs3c2410_nand_info*info,
structs3c2410_nand_mtd*nmtd,
structs3c2410_nand_set*set）
{
structnand_chip*chip=&nmtd->chip;
void__iomem*regs=info->regs;
/*以下都是对chip赋值，对应nand_chip中的函数*/
chip->write_buf=s3c2410_nand_write_buf;//写buf
chip->read_buf=s3c2410_nand_read_buf;//读buf
chip->select_chip=s3c2410_nand_select_chip;//片选
chip->chip_delay=50;
chip->priv=nmtd;
chip->options=0;
chip->controller=&info->controller;//？
？
switch（info->cpu_type）{
caseTYPE_S3C2440:
chip->IO_ADDR_W=regs+S3C2440_NFDATA;//数据寄存器
info->sel_reg=regs+S3C2440_NFCONT;//控制寄存器
info->sel_bit=S3C2440_NFCONT_nFCE;
chip->cmd_ctrl=s3c2440_nand_hwcontrol;//硬件控制
chip->dev_ready=s3c2440_nand_devready;//设备就绪
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chip->read_buf=s3c2440_nand_read_buf;//读buf
chip->write_buf=s3c2440_nand_write_buf;//写buf
break;
}
chip->IO_ADDR_R=chip->IO_ADDR_W;//读写寄存器都是同一个
nmtd->info
=info;
nmtd->mtd.priv=chip;//私有数据指针指向chip
nmtd->mtd.owner=THIS_MODULE;
nmtd->set=set;
/*后面是和ECC校验有关的，省略*/
}
初始化后，实现对nand的基本硬件操作就可以了，包括以下函数：
s3c2410_nand_inithw//初始化硬件，在probe中调用
s3c2410_nand_select_chip//片选
s3c2440_nand_hwcontrol//硬件控制，其实就是片选
s3c2440_nand_devready//设备就绪
s3c2440_nand_enable_hwecc//使能硬件ECC校验
s3c2440_nand_calculate_ecc//计算ECC
s3c2440_nand_read_bufs3c2440_nand_write_buf
注册nand设备到MTD原始设备层：
（这个函数由probe调用）
#ifdefCONFIG_MTD_PARTITIONS//如果定义了MTD分区
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staticints3c2410_nand_add_partition（structs3c2410_nand_info*info,
structs3c2410_nand_mtd*mtd,
structs3c2410_nand_set*set）
{
if（set==NULL）
returnadd_mtd_device（&mtd->mtd）;
if（set->nr_partitions>0&&set->partitions!
=NULL）{
returnadd_mtd_partitions（&mtd->mtd,set->partitions,
set->nr_partitions）;
}
returnadd_mtd_device（&mtd->mtd）;
}
#else
注册设备用这两个函数：
整体不分区，用这个，//如果nandadd_mtd_device
中实现该函数在//mtdcore.c
是分区结构，用这个，nandadd_mtd_partitions//如果
中实现//mtdpart.c该函数在
同样，注销设备也有两个函数：
del_mtd_device
del_mtd_partitions
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NandFlash还有一个分区表结构体，mtd_partition，这个是在arch/arm/plat-s3c24XX/common-smdk.c中定义的。
staticstructmtd_partitionsmdk_default_nand_part[]={
[0]={
.name=oot,
.size
=0x00040000,
.offset=0,
},
[1]={
=kernel,.name
.offset=0x0004C000,
=0x00200000,.size
},
[2]={
=yaffs2,.name
.offset=0x0024C000,
=0x03DB0000,.size
},
};
有几个分区，每个分区的名字，大小，偏移量是多少记录了当前的nandflash
系统就是依靠这些分区表找到各个文件系统的
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这些分区表nand中的文件系统没有必然关系，分区表只是把flash分成不同的部分
如果自己编写一个nandflash驱动，只需要填充这三个结构体：
Mtd_infonand_chip
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