NandFlash驱动超详细分析报告报告材料.docx

1、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： S3C24XX NAND Driver, (c) 2004 Simtec Electronics s3c2440-nand s3c2440-nand: Tacls=2, 20ns Twrph0=3 30ns, T

2、wrph1=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: 砰?扜潯屴 砰?日挴?歜牥敮屬 砰?昳捦?祜晡獦尲 第一行，在driver/mtd/nand/s3c2410.c中第910行，s3c2410_nand_init函数： printk(S3C24XX NAND Driver, (c) 2004 S

3、imtec Electronicsn); 行二行，同一文件，第212行，s3c2410_nand_inithw函数： 精彩文档实用标准文案 dev_info(info-device, Tacls=%d, %dns Twrph0=%d %dns, Twrph1=%d %dnsn, 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 dev

4、ice: Manufacturer ID: 0xx, Chip ID: 0xx (%s %s)n, *maf_id, dev_id, nand_manuf_idsmaf_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

5、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 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 精彩文档实用标准文案 MTD设备层 MTD原始设备层 硬

6、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

7、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_tableMAX_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： 精彩文档实用标准文案 struc

8、t 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;

9、/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) 精彩文档实用标准文案 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n

10、and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

11、_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

12、 *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); 精彩文档实用标准文案 int (*dev_ready)(struct mtd_info *mtd); void (*cmdfunc)(struct mtd_info *mtd, unsigned command, int

13、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 m

14、td_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 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p

15、age、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。 精彩文档实用标准文案 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：struct nand_flash_dev nand_flash_ids 和struct nand_manufacturers nand_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NA

16、ND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softeware ECC有关的函数和结构体，若你的系统支持hardware ECC，且不需要software ECC，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： struct s3c2410_nand_mtd struct mtd_info mtd; /m

17、td_info的结构体 chip; /nand_chip的结构体struct nand_chip struct s3c2410_nand_set *set; struct s3c2410_nand_info *info; int scan_res; 精彩文档实用标准文案 ; enum s3c_cpu_type /用来枚举CPU类型 TYPE_S3C2410, TYPE_S3C2412, TYPE_S3C2440, ; struct s3c2410_nand_info /* mtd info */ struct nand_hw_control controller; *mtds;struct s

18、3c2410_nand_mtd *platform; struct s3c2410_platform_nand /* device info */ struct device *device; *area; struct resource *clk;struct clk *regs;void _iomem void _iomem *sel_reg; int sel_bit; mtd_count;int save_nfconf;unsigned long enum s3c_cpu_type cpu_type; 精彩文档实用标准文案 ; 设备的注册： static int _init s3c241

19、0_nand_init(void) printk(S3C24XX NAND Driver, (c) 2004 Simtec Electronicsn); platform_driver_register(&s3c2412_nand_driver); platform_driver_register(&s3c2440_nand_driver); return platform_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platf

20、orm_driver类型的结构体： static struct platform_driver s3c2440_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, , ; 精彩文档实用标准文案 最主要的函数就是s3c2440_nand_probe，（调用s3c24XX_

21、nand_probe）,完成对nand设备的探测， static int s3c24xx_nand_probe(struct platform_device *pdev, enum s3c_cpu_type cpu_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

22、 : 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。 精彩文档实用标准文案 static void s3c2410

23、_nand_init_chip(struct s3c2410_nand_info *info, struct s3c2410_nand_mtd *nmtd, struct s3c2410_nand_set *set) struct nand_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b

24、uf 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) case TYPE_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 = S3C

25、2440_NFCONT_nFCE; chip-cmd_ctrl = s3c2440_nand_hwcontrol; /硬件控制 chip-dev_ready = s3c2440_nand_devready; / 设备就绪 精彩文档实用标准文案 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 = c

26、hip; /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_ca

27、lculate_ecc /计算ECC s3c2440_nand_read_buf s3c2440_nand_write_buf 注册nand设备到MTD原始设备层：（这个函数由probe调用） #ifdef CONFIG_MTD_PARTITIONS /如果定义了MTD分区 精彩文档实用标准文案 static int s3c2410_nand_add_partition(struct s3c2410_nand_info *info, struct s3c2410_nand_mtd *mtd, struct s3c2410_nand_set *set) if (set = NULL) retur

28、n add_mtd_device(&mtd-mtd); if (set-nr_partitions 0 & set-partitions != NULL) return add_mtd_partitions(&mtd-mtd, set-partitions, set-nr_partitions); return add_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

29、.c该函数在 同样，注销设备也有两个函数： del_mtd_device del_mtd_partitions 精彩文档实用标准文案 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。 static struct mtd_partition smdk_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nand flash 系统就是依靠这些分区表找到各个文件系统的 精彩文档实用标准文案 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_info nand_chip