24.Linux-Nand Flash驅動(分析MTD層並制作NAND驅動)

1.本節使用的nand flash型號為K9F2G08U0M,它的命令如下:

 

1.1我們以上圖的read id(讀ID)為例,它的時序圖如下:

 

首先需要使能CE片選

1)使能CLE

2)發送0X90命令,並發出WE寫脈沖

3)復位CLE,然后使能ALE

4)發送0X00地址,並發出WE寫脈沖

5)設CLE和ALE為低電平

6)while判斷nRE(讀使能)是否為低電平

7)讀出8個I/O的數據,並發出RE上升沿脈沖

(我們的nand flash為8個I/O口,所以型號為K9F2G08U0M)

1.2 nand flash 控制器介紹

在2440中有個nand flash 控制器,它會自動控制CLE,ALE那些控制引腳,我們只需要配置控制器,就可以直接寫命令,寫地址,讀寫數據到它的寄存器中便能完成(讀寫數據之前需要判斷RnB腳),如下圖所示:

 

若在nand flash 控制器下,我們讀ID就只需要如下幾步(非常方便):

1)將寄存器NFCONT(0x4E000004)的bit1=0,來使能片選

2)寫入寄存器NFCMMD(0x4E000008)=0X90,發送命令

3)寫入寄存器NFADDR(0x4E00000C)=0X00,發送地址

4)while判斷nRE(讀使能)是否為低電平

5)讀取寄存器NFDATA(0x4E000010),來讀取數據

 

1.3 我們在uboot中測試,通過md和mw命令來實現讀id(x要小寫)

如下圖所示,最終讀取出0XEC  0XDA  0X10  0X95

 

剛好對應了我們nand flash手冊里的數據(其中0XEC表示廠家ID, 0XDA表示設備ID):

 

若我們要退出讀ID命令時,只需要reset就行,同樣地,要退出讀數據/寫數據時,也是reset

1.4 reset的命令為0xff,它的時序圖如下所示:

 

 

1.5 同樣地,我們再參考讀地址時序圖來看看:

 

其中column Address對應列地址,表示某頁里的2k地址

row Address對應行地址,表示具體的哪一頁

5個地址的周期的圖,如下所示:

 

因為我們的nand flash=256MB=(2k*128M)b

所以row Address=128M=2^17(A27~A11)

所以column Address=2k=2^11( A10~A0)

 

2.接下來我們來參考自帶的nand flash驅動,位於drivers/mtd/nand/s3c2410.c中

2.1 為什么nand在mtd目錄下？

因為mtd(memory technology device 存儲 技術設備 ) 是用於訪問 memory 設備（ ROM 、 flash ）的Linux 的子系統。 MTD 的主要目的是為了使新的 memory 設備的驅動更加簡單，為此它在硬件和上層之間提供了一個抽象的接口

2.2首先來看s3c2410.c的入口函數:

static int __init s3c2410_nand_init(void)
{
       printk("S3C24XX NAND Driver, (c) 2004 Simtec Electronics\n");
       platform_driver_register(&s3c2412_nand_driver);　　　　 
       platform_driver_register(&s3c2440_nand_driver);　　　　 

       return platform_driver_register(&s3c2410_nand_driver);
}

在入口函數中,注冊了一個platform平台設備驅動,也是說當與nandflash設備匹配時,就會調用s3c2440_nand_driver ->probe來初始化

我們進入probe函數中,看看是如何初始化

static int s3c24xx_nand_probe(struct platform_device *pdev, enum s3c_cpu_type cpu_type)
{
... ...

err = s3c2410_nand_inithw(info, pdev);       //初始化硬件hardware,設置TACLS 、TWRPH0、TWRPH1通信時序等

s3c2410_nand_init_chip(info, nmtd, sets);    //初始化芯片

nmtd->scan_res = nand_scan(&nmtd->mtd, (sets) ? sets->nr_chips : 1); //3.掃描nandflash
... ...
s3c2410_nand_add_partition(info, nmtd, sets);         //4.調用add_mtd_partitions()來添加mtd分區
... ...
}

 通過上面代碼和注釋,得出:驅動主要調用內核的nand_scan()函數,add_mtd_partitions()函數,來完成注冊nandflash

3.上面probe()里的 nand_scan()掃描函數 位於/drivers/mtd/nand/nand_base.c 

它會調用nand_scan()->nand_scan_ident()->nand_get_flash_type()來獲取flash存儲器的類型

以及nand_scan()->nand_scan_ident()->nand_scan_tail()來構造mtd設備的成員(實現對nandflash的讀,寫,擦除等)

3.1其中nand_get_flash_type()函數如下所示:

static struct nand_flash_dev *nand_get_flash_type(struct mtd_info *mtd,struct nand_chip *chip,int busw, int *maf_id)
{
 struct nand_flash_dev *type = NULL;
 int i, dev_id, maf_idx;
 chip->select_chip(mtd, 0);     //調用nand_chip結構體的成員select_chip使能flash片選

 chip->cmdfunc(mtd, NAND_CMD_READID, 0x00, -1); //3.2調用nand_chip結構體的成員cmdfunc,發送讀id命令,最后數據保存在mtd結構體里

 *maf_id = chip->read_byte(mtd); // 獲取廠家ID，

  dev_id = chip->read_byte(mtd);   //獲取設備ID

   /* 3.3for循環匹配nand_flash_ids[]數組,找到對應的nandflash信息*/
     for (i = 0; nand_flash_ids[i].name != NULL; i++) 
   {  
         if (dev_id == nand_flash_ids[i].id) 　　　　//匹配設備ID
         {type =  &nand_flash_ids[i];
           break;}
　　}
       ... ...

/* 3.4 匹配成功,便打印nandflash參數   */
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, mtd->name);  
       ... ...
}

從上面代碼和注釋得出, nand_chip結構體就是保存與硬件相關的函數(后面會講這個結構體)

3.2 其中NAND_CMD_READID定義為0x90,也就是發送0X90命令,和0x00地址來讀id,最后放到mtd中

3.3 nand_flash_ids[]數組是個全局變量,這里通過匹配設備ID，來確定我們的nand flash是個多大的存儲器

如下圖所示,在芯片手冊中,看到nand flash的設備ID=0XDA

 

所以就匹配到nand_flash_ids[]里的0XDA:

 

3.4 然后打印出nand flash參數,我們啟動內核就可以看到:

 

4. probe()里的s3c2410_nand_add_partition()函數主要是注冊mtd設備的nand flash

最終它調用了s3c2410_nand_add_partition()->add_mtd_partitions() -> add_mtd_device()

其中add_mtd_partitions()函數主要實現多個分區創建,也就是多次調用add_mtd_device()

當只設置nand_flash為一個分區時,就直接調用add_mtd_device()即可.

4.1 add_mtd_partitions()函數原型如下:

int add_mtd_partitions(struct mtd_info *master, const struct mtd_partition *parts,int nbparts);　　//創建多個分區mtd設備
//函　數　成　員　介　紹　: 
//master:就是要創建的mtd設備
//parts:分區信息的數組,它的結構體是mtd_partition,該結構體如下所示:
/*
struct mtd_partition {
       char *name;                  //分區名,比如bootloader、params、kernel、root
       u_int32_t size;               //分區大小
       u_int32_t offset;            //分區所在的偏移值
       u_int32_t mask_flags;            //掩碼標志
       struct nand_ecclayout *ecclayout; //OOB布局
       struct mtd_info **mtdp;              //MTD的指針,不常用
};
*/
//nbparts:等於分區信息的數組個數,表示要創建分區的個數 

比如我們啟動內核時,也能找到內核自帶的nandflash的分區信息:

 

 

4.2 其中add_mtd_device()函數如下所示:

int add_mtd_device(struct mtd_info *mtd)    //創建一個mtd設備
{
 struct list_head *this;
 ... ...
    list_for_each(this, &mtd_notifiers)     //4.3找mtd_notifiers鏈表里的list_head結構體
  {
   struct mtd_notifier *not = list_entry(this, struct mtd_notifier, list); //通過list_head找到struct mtd_notifier *not
   not->add(mtd);    　　　　　　　　//最后調用mtd_notifier 的add()函數
  }
 ... ...
} 

4.3 我們搜索上面函數里的mtd_notifiers鏈表

看看里面的list_head結構體,在哪里放入的,就能找到執行的add()是什么了。

4.4 如下圖,發現list_head在register_mtd_user()里放到mtd_notifiers鏈表中

 

4.5 繼續搜索register_mtd_user(),被哪個調用

 

如上圖,找到被drivers/mtd/mtdchar.c、drivers/mtd/mtd_blkdevs.c調用(4.6節和4.7節會分析)

是因為mtd層既提供了字符設備的操作接口(mtdchar.c)， 也實現了塊設備的操作接口(mtd_blkdevs.c)

我們在控制台輸入ls -l /dev/mtd*,也能找到塊MTD設備節點和字符MTD設備節點,如下圖所示:

上圖中,可以看到共創了4個分區的設備,每個分區都包含了兩個字符設備(mtd%d,mtd%dro)、一個塊設備(mtdblock0).

 其中MTD的塊設備的主設備號為31,MTD的字符設備的主設備號為90 (后面會講到在哪被創建)

 

4.6 我們進入上面搜到的drivers/mtd/mtdchar.c, 找到它的入口函數是init_mtdchar():

static int __init init_mtdchar(void)
{

       /*創建字符設備mtd,主設備號為90 ,cat /proc/devices 可以看到 */
       if (register_chrdev(MTD_CHAR_MAJOR, "mtd", &mtd_fops)) {
          printk(KERN_NOTICE "Can't allocate major number %d for Memory Technology Devices.\n",MTD_CHAR_MAJOR);
          return -EAGAIN;
       }

       mtd_class = class_create(THIS_MODULE, "mtd");              //創建類

       if (IS_ERR(mtd_class)) {
              printk(KERN_ERR "Error creating mtd class.\n");
              unregister_chrdev(MTD_CHAR_MAJOR, "mtd");
              return PTR_ERR(mtd_class);
       }

       register_mtd_user(&notifier);              //調用register_mtd_user(),將notifier添加到mtd_notifiers鏈表中

       return 0;
}

之所以上面沒有創建設備節點,是因為此時沒有nand flash驅動.

4.6.1發現上面的notifiers是 mtd_notifier結構體的:

 

4.6.2 如上圖,我們進入notifie的mtd_notify_add ()函數看看:

static void mtd_notify_add(struct mtd_info* mtd)
{
       if (!mtd)
              return;

       /*其中MTD_CHAR_MAJOR主設備定義為90 */
       class_device_create(mtd_class, NULL, MKDEV(MTD_CHAR_MAJOR, mtd->index*2),NULL, "mtd%d", mtd->index);
                                                        //創建mtd%d字符設備節點

       class_device_create(mtd_class, NULL,MKDEV(MTD_CHAR_MAJOR, mtd->index*2+1),NULL, "mtd%dro", mtd->index);
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 //創建mtd%dro字符設備節點

}

該函數創建了兩個字符設備(mtd%d, mtd%dro ),其中ro的字符設備表示為只讀

總結出:

mtdchar.c的入口函數 將notifie添加到mtd_notifiers鏈表中,

然后在add_mtd_device()函數中當查找到mtd字符設備的list_head時,就調用mtd_notifiers->add()來創建兩個字符設備(mtd%d,mtd%dro)

 

4.7 同樣,我們也進入mtd_blkdevs.c (MTD塊設備)中,找到注冊到mtd_notifiers鏈表的是blktrans_notifier變量:

 

4.7.1 然后進入blktrans_notifier變量的blktrans_notify_add ()函數:

static void blktrans_notify_add(struct mtd_info *mtd)
{
       struct list_head *this;

       if (mtd->type == MTD_ABSENT)
              return;
 
       list_for_each(this, &blktrans_majors) //找blktrans_majors鏈表里的list_head結構體
　　　　{
        struct mtd_blktrans_ops *tr = list_entry(this, struct mtd_blktrans_ops, list);
        tr->add_mtd(tr, mtd);    // 執行mtd_blktrans_ops結構體的add_mtd()
       }
}

從上面的代碼和注釋得出:塊設備的add()是查找blktrans_majors鏈表,然后執行mtd_blktrans_ops結構體的add_mtd()

4.7.2 我們搜索blktrans_majors鏈表,看看mtd_blktrans_ops結構體在哪里添加進去的

找到該鏈表在register_mtd_blktrans()函數中:

int register_mtd_blktrans(struct mtd_blktrans_ops *tr)
{
       ... ...
ret = register_blkdev(tr->major, tr->name);              //注冊塊設備
tr->blkcore_priv->rq=blk_init_queue(mtd_blktrans_request, &tr->blkcore_priv->queue_lock);
                                                                             //分配一個請求隊列
... ...
       list_add(&tr->list, &blktrans_majors);                //將tr->list 添加到blktrans_majors鏈表
}

繼續搜索register_mtd_blktrans(),如下圖,找到被drivers/mtd/Mtdblock.c、Mtdblock_ro.c調用

4.7.3 我們進入drivers/mtd/Mtdblock.c函數中,如下圖所示:

 

找到執行mtd_blktrans_ops結構體的add_mtd()函數,就是上圖的mtdblock_add_mtd()函數

在mtdblock_add_mtd()函數中最終會調用add_mtd_blktrans_dev()

4.7.4 add_mtd_blktrans_dev()函數如下所示:

int add_mtd_blktrans_dev(struct mtd_blktrans_dev *new)
{
       ... ...
       gd = alloc_disk(1 << tr->part_bits);                  //分配一個gendisk結構體

       gd->major = tr->major;                                //設置gendisk的主設備號

       gd->first_minor = (new->devnum) << tr->part_bits;      //設置gendisk的起始此設備號

       gd->fops = &mtd_blktrans_ops;                         //設置操作函數
       ... ...        

       gd->queue = tr->blkcore_priv->rq;           //設置請求隊列

       add_disk(gd);                                           //向內核注冊gendisk結構體
}

總結出:

mtd_blkdevs()塊設備的入口函數 將blktrans_notifier添加到mtd_notifiers鏈表中,並創建塊設備,請求隊列.

然后在add_mtd_device()函數中,當查找到有blktrans_notifier時,就調用blktrans_notifier->add()來分配設置注冊gendisk結構體

 

5.顯然在內核中,mtd已經幫我們做了整個框架,而我們的nand flash驅動只需要以下幾步即可:

1)設置mtd_info結構體成員

2)設置nand_chip結構體成員

3)設置硬件相關(設置nand控制器時序等)

4)通過nand_scan()來掃描nandflash

5)通過add_mtd_partitions()來添加分區,創建MTD字符/塊設備

5.1 mtd_info結構體介紹:

主要是實現對nandflash的read()、write()、read_oob()、write_oob()、erase()等操作,屬於軟件的部分,它會通過它的成員priv來找到對應的nand_chip結構體,來調用與硬件相關的操作.

5.2 nand_chip結構體介紹:

它是mtd_info結構體的priv成員,主要是對MTD設備中的nandflash硬件相關的描述.

當我們不設置nand_chip的成員時,以下的成員就會被mtd自動設為默認值,代碼位於: nand_scan()->nand_scan_ident()->nand_set_defaults()

struct nand_chip {
　　　　void  __iomem      *IO_ADDR_R;         /* 需要讀出數據的nandflash地址 */
　　　　void  __iomem      *IO_ADDR_W;        /* 需要寫入數據的nandflash地址 */ 

       /* 從芯片中讀一個字節 */
       uint8_t    (*read_byte)(struct mtd_info *mtd);           
       /* 從芯片中讀一個字 */
       u16         (*read_word)(struct mtd_info *mtd);         
       /* 將緩沖區內容寫入nandflash地址, len:數據長度*/
       void (*write_buf)(struct mtd_info *mtd, const uint8_t *buf, int len); 
       /* 讀nandflash地址至緩沖區, len:數據長度   */
       void (*read_buf)(struct mtd_info *mtd, uint8_t *buf, int len);
       /* 驗證芯片和寫入緩沖區中的數據 */
       int          (*verify_buf)(struct mtd_info *mtd, const uint8_t *buf, int len);
　　　　/* 選中芯片,當chip==0表示選中,chip==-1時表示取消選中 */
　　　　void (*select_chip)(struct mtd_info *mtd, int chip);
       /* 檢測是否有壞塊 */
       int          (*block_bad)(struct mtd_info *mtd, loff_t ofs, int getchip);

       /* 標記壞塊 */
       int          (*block_markbad)(struct mtd_info *mtd, loff_t ofs);

　　　　/* 命令、地址控制函數 ,  dat :要傳輸的命令/地址 */
　　　　/*當ctrl的bit[1]==1: 表示要發送的dat是命令
                bit[2]==1: 表示要發送的dat是地址
                bit[0]==1：表示使能nand , ==0：表示禁止nand
        具體可以參考內核的nand_command_lp()函數,它會調用這個cmd_crtl函數實現功能*/
 　void (*cmd_ctrl)(struct mtd_info *mtd, int dat,unsigned int ctrl);

　　　　/* 設備是否就緒,當該函數返回的RnB引腳的數據等於1,表示nandflash已就緒 */
　　　　int (*dev_ready)(struct mtd_info *mtd);
　　　　/* 實現命令發送,最終調用nand_chip -> cmd_ctrl來實現  */
       void (*cmdfunc)(struct mtd_info *mtd, unsigned command, int column, int page_addr);
       /*等待函數,通過nand_chip ->dev_ready來等待nandflash是否就緒 */
       int          (*waitfunc)(struct mtd_info *mtd, struct nand_chip *this);
       /* 擦除命令的處理 */
       void (*erase_cmd)(struct mtd_info *mtd, int page);
       /* 掃描壞塊 */
       int          (*scan_bbt)(struct mtd_info *mtd);
       int          (*errstat)(struct mtd_info *mtd, struct nand_chip *this, int state, int status, int page);
       /* 寫一頁 */
       int          (*write_page)(struct mtd_info *mtd, struct nand_chip *chip,const uint8_t *buf, int page, int cached, int raw);

       int          chip_delay;                   /* 由板決定的延遲時間 */

       /* 與具體的NAND芯片相關的一些選項，默認為8位寬nand,
　   　比如設置為NAND_BUSWIDTH_16,表示nand的總線寬為16 */
       unsigned int   options; 


       /* 用位表示的NAND芯片的page大小，如某片NAND芯片
        * 的一個page有512個字節，那么page_shift就是9
        */
       int          page_shift;

       /* 用位表示的NAND芯片的每次可擦除的大小，如某片NAND芯片每次可
        * 擦除16K字節(通常就是一個block的大小)，那么phys_erase_shift就是14
        */
       int          phys_erase_shift;

       /* 用位表示的bad block table的大小，通常一個bbt占用一個block，
        * 所以bbt_erase_shift通常與phys_erase_shift相等
        */
       int          bbt_erase_shift;
       /* 用位表示的NAND芯片的容量 */
       int          chip_shift;
       /* NADN FLASH芯片的數量 */
       int          numchips;
       /* NAND芯片的大小 */
       uint64_t chipsize;

       int          pagemask;
       int          pagebuf;
       int          subpagesize;
       uint8_t    cellinfo;
       int          badblockpos;
       nand_state_t   state;
       uint8_t           *oob_poi;
       struct nand_hw_control  *controller;
       struct nand_ecclayout   *ecclayout;     /* ECC布局 */
/* ECC校驗結構體,若不設置, ecc.mode默認為NAND_ECC_NONE(無ECC校驗) */
/*可以為硬件ECC和軟件ECC校驗,比如:設置ecc.mode=NAND_ECC_SOFT(軟件ECC校驗)*/
　　　　struct nand_ecc_ctrl ecc;      
       struct nand_buffers *buffers;
       struct nand_hw_control hwcontrol;
       struct mtd_oob_ops ops;
       uint8_t           *bbt;
       struct nand_bbt_descr   *bbt_td;
       struct nand_bbt_descr   *bbt_md;
       struct nand_bbt_descr   *badblock_pattern;
       void        *priv;
};

5.3本節驅動我們需要設置nand_chip的成員如下:

IO_ADDR_R(提供讀數據)

IO_ADDR_W(提供寫數據)

select_chip(提供片選使能/禁止)

cmd_ctrl(提供寫命令/地址)

dev_ready(提供nandflash的RnB腳,來判斷是否就緒)

ecc.mode(設置ECC為硬件校驗/軟件校驗)

其它成員會通過nand_scan()->nand_scan_ident()->nand_set_defaults()來設置為默認值.

 

6.接下來我們就來寫nand flash塊設備驅動

參考:  drivers/mtd/nand/at91_nand.c

         drivers/mtd/nand/s3c2410.c

6.1本節需要用到的函數如下所示:

int nand_scan(struct mtd_info *mtd, int maxchips);   //掃描nandflash,掃描成功返回0

int add_mtd_partitions(struct mtd_info *master,const struct mtd_partition *parts,int nbparts);
//將nandflash分成nbparts個分區,會創建多個MTD字符/塊設備,成功返回0
//master:就是要創建的mtd設備
//parts:分區信息的數組,它的結構體是mtd_partition
//nbparts:要創建分區的個數,比如上圖,那么就等於4

int del_mtd_partitions(struct mtd_info *master);
//卸載分區,並會卸載MTD字符/塊設備

6.2 在init入口函數中

• 1)通過kzalloc()來分配結構體: mtd_info和nand_chip
• 2)通過ioremap()來分配獲取nand flash 寄存器虛擬地址
• 3)設置mtd_info結構體成員
• 4)設置nand_chip結構體成員
• 5)設置硬件相關
•      ->5.1) 通過clk_get()和clk_enable()來使能nand flash 時鍾
•      ->5.2)設置時序
•      ->5.3)關閉片選,並開啟nand flash 控制器
• 6)通過nand_scan()來掃描nandflash
• 7)通過add_mtd_partitions()來添加分區,創建MTD字符/塊設備

6.3 在exit入口函數中

• 1)卸載分區,卸載字符/塊設備
• 2)釋放mtd
• 3)釋放nand flash寄存器
• 4)釋放nand_chip

驅動代碼如下:

#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  mynand_regs {
    unsigned long nfconf  ;             //0x4E000000
    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 mynand_regs *my_regs;              //nand寄存器
static struct mtd_info *my_mtd;
static struct nand_chip *mynand_chip;      

static struct mtd_partition mynand_part[] = {
    [0] = {
        .name   = "bootloader",
        .size   = 0x00040000,
        .offset    = 0,
    },
    [1] = {
        .name   = "params",
        .offset = MTDPART_OFS_APPEND,
        .size   = 0x00020000,
    },
    [2] = {
        .name   = "kernel",
        .offset = MTDPART_OFS_APPEND,
        .size   = 0x00200000,
    },
    [3] = {
        .name   = "root",
        .offset = MTDPART_OFS_APPEND,
        .size   = MTDPART_SIZ_FULL,
    }
};

  /*nand flash  :CE */
static void mynand_select_chip(struct mtd_info *mtd, int chipnr)
{
        if(chipnr==-1)          //CE Disable
       {
        my_regs->nfcont|=(0x01<<1);               //bit1置1
       }
        else                         //CE Enable
       {
        my_regs->nfcont&=~(0x01<<1);        //bit1置0  
       }            
}
   /*命令/地址控制函數 */
static void mynand__cmd_ctrl(struct mtd_info *mtd, int dat, unsigned int ctrl)
{
    if (ctrl & NAND_CLE)                       //當前為command狀態 ,   
          my_regs->nfcmd=dat;   
    else                   //當前為地址狀態 ,  if  (ctrl & NAND_ALE)   
         my_regs->nfaddr=dat;
}

/* nand flash 設備就緒函數(獲取RnB引腳狀態 */
static int mynand__device_ready(struct mtd_info *mtd)
{
    return (my_regs->nfstat&0x01);                //獲取RnB狀態,0:busy       1:ready
}


    /*init入口函數*/
static int mynand_init(void)
{
    struct clk *nand_clk;
    int res;
   /*1.分配結構體: mtd_info和nand_chip */
   my_mtd=kzalloc(sizeof(struct mtd_info), GFP_KERNEL);      
   mynand_chip=kzalloc(sizeof(struct nand_chip), GFP_KERNEL);
    
    /*2.獲取nand flash 寄存器虛擬地址*/
     my_regs=ioremap(0x4E000000, sizeof(struct mynand_regs));

    /*3.設置mtd_info*/
    my_mtd->owner=THIS_MODULE;
    my_mtd->priv=mynand_chip;                    //私有數據

    /*4.設置nand_chip*/
    mynand_chip->IO_ADDR_R=&my_regs->nfdata;                 //設置讀data
    mynand_chip->IO_ADDR_W=&my_regs->nfdata;                 //設置寫data
    mynand_chip->select_chip=mynand_select_chip;             //設置CE 
    mynand_chip->cmd_ctrl = mynand__cmd_ctrl;                //設置寫command/address
    mynand_chip->dev_ready = mynand__device_ready;           //設置RnB
    mynand_chip->ecc.mode = NAND_ECC_SOFT;                   //設置軟件ECC


    /*5.設置硬件相關*/    
        /*5.1使能nand flash 時鍾*/
        nand_clk=clk_get(NULL,"nand");
        clk_enable(nand_clk); 

        /*5.2設置時序*/
        #define TACLS       0                    //0nS
        #define TWRPH0   1                       //15nS
        #define TWRPH1   0                       //5nS
        my_regs->nfconf = (TACLS<<12) | (TWRPH0<<8) | (TWRPH1<<4);

        /*5.3       bit1:關閉片選,       bit0:開啟nand flash 控制器*/
        my_regs->nfcont=(1<<1)|(1<<0);
    
    /*6.掃描NAND*/
    if (nand_scan(my_mtd, 1)) {                   // 1:表示只掃描一個nand flash 設備
        res = -ENXIO;
        goto out;
    }
            
    /*7.添加分區,創建字符/塊設備*/
    res = add_mtd_partitions(my_mtd, mynand_part, 4); 
    if(res)
　　　　return 0;

out:
    del_mtd_partitions(my_mtd);                 　　　　 //卸載分區,卸載字符/塊設備
    kfree(my_mtd);                                      //釋放mtd
    iounmap(my_regs);                                //釋放nand flash寄存器
    kfree(mynand_chip);                             //釋放nand_chip
    return 0;
    
}

/*exit出口函數*/
static void mynand_exit(void)
{
    del_mtd_partitions(my_mtd);     //卸載分區,卸載字符/塊設備
    kfree(my_mtd);                          //釋放mtd
    iounmap(my_regs);                    //釋放nand flash寄存器
    kfree(mynand_chip);                 //釋放nand_chip
}

module_init(mynand_init);
module_exit(mynand_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

 

7.編譯啟動內核

7.1 重新設置編譯內核(去掉默認的nand flash驅動)

make menuconfig ,進入menu菜單重新設置內核參數:

進入-> Device Drivers-> Memory Technology Device (MTD) support-> NAND Device Support

< >   NAND Flash support for S3C2410/S3C2440 SoC    //去掉默認的nandflash驅動

然后make uImage 編譯內核

將新的nandflash驅動模塊放入nfs文件系統目錄中

7.2然后燒寫內核,啟動內核

如下圖,發現內核啟動時,卡住了,是因為我們使用的文件系統是存在nand flash上

所以設置為nfs文件系統才行.

 

8.掛載nand flash 驅動

8.1如下圖,可以看到共添了4個分區: bootloader、params、kernel、root、

剛好對應了程序中的mynand_part數組里面的分區信息

 

8.2 如下圖,可以看到/dev下共創建了4個MTD塊設備(mtdblock%d),4個MTD字符設備(mtd%d、mtd%dro)

 

8.3 如下圖,使用cat /proc/partitions ,可以看到分區信息

 

其中blocks表示分區的容量,每個blocks是1KB

 

9. 使用mount來掛載mtd塊設備

mount /dev/mtdblock3        /mnt/             //掛載, mount會自動獲取該設備的文件類型

進入mnt,可以看到里面就是我們之前存在nand flash上的文件系統

 

10. 使用mtd-util 工具擦除mtdblock3(使用nand之前最好擦除一次)

因為flash的特性如下:

寫入，只能把數據(bit)從1改為0；擦除，只能把所有數據(bit)從0改為1。
所以，要想寫入數據之前必須先擦除。因為flash只能寫0,寫1時其實是保持原來的狀態。

10.1 使用mtd-util工具步驟如下:

tar -xjf mtd-utils-05.07.23.tar.bz2       　　　 //解壓mtd-util工具
cd mtd-utils-05.07.23/util /                 　 //進入util目錄
vi Makefile                                     //修改交叉編譯改為: CROSS=arm-linux-
make                                          //編譯,生成flashcp 、flash_erase、flash_eraseall等命令
cp  flash_erase  flash_eraseall  /nfs文件系統目錄   //復制命令

10.2mtd-util工具的常用命令介紹

命令:flashcp

作用: copy數據到 flash 中

實例:  

./flashcp   fs.yaffs2  /dev/mtd0      //將文件系統yaffs2復制到mtd0中

命令:flash_erase

 

常用參數:　　

 

-j　　使用jffs2來格式化分區

 

-q　　不打印過程信息

 

作用:擦除某個分區的指定范圍 (其中指定位置必須以0x20000(128K)為倍數)

實例: 

./flash_erase  /dev/mtd0 0x20000 5   //擦除mtd0從0x20000開始的5塊數據 ,128K/塊

命令:flash_eraseall

常用參數:　　

-j　 使用jffs2來格式化分區(對於norflash才加該參數)

-q　 不打印過程信息

作用:擦除整個分區的內容

實例: 

./flash_eraseall  -q /dev/mtd0        //擦除mtd0,並不打印過程信息

10.3為什么這里的實例都是對mtd字符設備進行操作,而不是mtdblock塊設備？

因為每個分區的字符設備，其實就是對應着每個分區塊設備。即/dev/mtd3對應/dev/mtdblock3

flash_eraseall, flash_erase那些命令是以ioctl等基礎而實現, 而塊設備不支持ioctl, 只有字符設備支持

 

10.4 使用flash_eraseall來擦除分區3

步驟如下:

umount /mnt                                             //擦除之前需要使用umount mnt來取消之前的掛載
./flash_eraseall  /dev/mtd3                             //擦除mtd3
mount -t yaffs /dev/mtdblock3 /mnt/                     //使用yaffs類型來掛載mtdblock3塊設備
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//因為當前的mtdblock3為空,mount命令無法自動獲取mtdblock3的文件類型

如下圖,可以看到分區3已經為空了

 

 

 

 下章學習:  25.Linux-Nor Flash驅動(詳解)