uboot中NANDflash的MTD驅(qū)動(dòng)移植

1、u-boot中NAND flash的MTD驅(qū)動(dòng)移植u-boot中移植了linux中的MTD驅(qū)動(dòng)源碼來(lái)支持NAND flash擦除、燒寫(xiě)及讀的驅(qū)動(dòng)。MTD(memory technology device內(nèi)存技術(shù)設(shè)備)是用于訪問(wèn)flash設(shè)備的Linux的子系統(tǒng)。MTD的主要目的是為了使新的存儲(chǔ)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)更加簡(jiǎn)單并有通用接口函數(shù)可用。MTD驅(qū)動(dòng)可支持CFI接口的norflash驅(qū)動(dòng)、NAND flash驅(qū)動(dòng)。我們知道NAND flash的訪問(wèn)接口并沒(méi)有像norflash一樣提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的CFI訪問(wèn)接口，但是NAND flash生產(chǎn)廠家之間在各品牌、各型號(hào)NAND falsh芯片的訪問(wèn)接口方面做

2、了一些約定俗成規(guī)定，如命令字、地址序列、命令序列、壞塊標(biāo)記位置、oob區(qū)格式等。值得注意的是：在工藝制程方面分NAND flash有兩種類型：MLC和SLC。MLC和SLC屬于兩種不同類型的NAND FLASH存儲(chǔ)器。SLC全稱是Single-Level Cell，即單層單元閃存，而MLC全稱則是Multi-Level Cell，即為多層單元閃存。它們之間的區(qū)別，在于SLC每一個(gè)單元，只能存儲(chǔ)一位數(shù)據(jù)，MLC每一個(gè)單元可以存儲(chǔ)兩位數(shù)據(jù)，MLC的數(shù)據(jù)密度要比SLC 大一倍。在頁(yè)面容量方面分NAND也有兩種類型：大頁(yè)面NAND flash（如：HY27UF082G2B）和小頁(yè)面NAND flash

3、（如：K9F1G08U0A）。這兩種類型在頁(yè)面容量，命令序列、地址序列、頁(yè)內(nèi)訪問(wèn)、壞塊標(biāo)識(shí)方面都有很大的不同，并遵循不同的約定所以在移植驅(qū)動(dòng)時(shí)要特別注意。下面以大頁(yè)面的NAND flash：現(xiàn)代 HY27UF082G2B為例介紹一下NAND flash一些基本情況，再來(lái)介紹MTD驅(qū)動(dòng)的基本結(jié)構(gòu)及流程分析，最后介紹u-boot中MTD驅(qū)動(dòng)移植的詳細(xì)步驟：）NAND flash一些基本情況fl2400開(kāi)發(fā)板上的nandflash芯片型號(hào)為：現(xiàn)代 HY27UF082G2B，下面先介紹一下nandflash，及norflash與nandflash之間的區(qū)別：NOR和NAND是現(xiàn)在市場(chǎng)上兩種主要的非易失

4、閃存技術(shù)。Intel于1988年首先開(kāi)發(fā)出NOR flash技術(shù)，它最重要得特征是支持片上執(zhí)行，徹底改變了原先由EPROM和EEPROM一統(tǒng)非易失閃存天下的局面。緊接著，1989年，東芝公司發(fā)表了NAND flash結(jié)構(gòu)，每比特更低的成本，更高的容量，并且象磁盤(pán)一樣可以通過(guò)接口輕松升級(jí)。NOR flash更適合用來(lái)存儲(chǔ)少量的關(guān)鍵的代碼和數(shù)據(jù)，而NAND falsh則更適合存儲(chǔ)大量的高密度的數(shù)據(jù)。下表說(shuō)明了norflash與nandflash之間的差異：性能項(xiàng)目NorflashNandflash容量通常為14MB，最大為32MB8MB512MB片上執(zhí)行支持，可以直接在其上啟動(dòng)bootloader

5、不支持，讀要驅(qū)動(dòng)。僅三星芯片支持steppingstone技術(shù)外，其他芯片必須搭配norflash啟動(dòng)bootloader可靠性比較高，位反轉(zhuǎn)機(jī)率為nandflash的1/10比較低，位反轉(zhuǎn)很常見(jiàn)，必須要有校驗(yàn)措施。推薦使用EDC/ECC算法進(jìn)行錯(cuò)誤檢查和恢復(fù)，這也導(dǎo)致了對(duì)nandflash的管理和編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)程序更為復(fù)雜。訪問(wèn)接口與RAM、eeprom相同，地址線和數(shù)據(jù)線分開(kāi)，并行訪問(wèn)，可隨機(jī)訪問(wèn)地址、數(shù)據(jù)、命令并用I/O線，通過(guò)各使能引腳區(qū)分地址、數(shù)據(jù)及命令，串行訪問(wèn)，必須順序訪問(wèn)塊大?。ú脸龁挝唬?4K128K8K64K塊擦除時(shí)間5S，很慢3ms，快讀寫(xiě)速度燒寫(xiě)慢，讀快讀、燒寫(xiě)都很快可擦除次

6、數(shù)110萬(wàn)次10100萬(wàn)次主要用途保存代碼和關(guān)鍵數(shù)據(jù)保存大量的高密度數(shù)據(jù)文件系統(tǒng)支持Jffs2yaffs價(jià)格高低 下面我們根據(jù)HY27UF082G2B的datasheet從以下幾個(gè)方面詳細(xì)說(shuō)明：3.） HY27UF082G2B概述 HY27UF082G2B，48腳TSOP1封裝，容量2Gbit（256MB），位寬8位，地址、數(shù)據(jù)及命令復(fù)用I/O07。芯片封裝圖如下（截圖自HY27UF082G2B datasheet）： 從上圖中可以看出：48個(gè)引腳中大部分沒(méi)有用（NC），由于數(shù)據(jù)線復(fù)用所以HY27UF082G2B的真正需要連接引腳并不多。下表是HY27UF082G2B連接引腳功能表：引腳名稱引

7、腳功能I/O0I/O7數(shù)據(jù)輸入/輸出CLE命令鎖存使能ALE地址鎖存使能CE片選使能WE寫(xiě)使能RE讀使能WP寫(xiě)保護(hù)R/B就緒/忙信號(hào)輸出VCC電源VSS地NC不接由上表可知，HY27UF082G2B與S3C2440的連線比較少：8個(gè)I/O引腳、5個(gè)使能引腳（CLE、ALE、CE、WE、RE）、1個(gè)寫(xiě)保護(hù)引腳（WP）、1個(gè)狀態(tài)引腳(R/B)。地址、數(shù)據(jù)、命令都是在這些使能信號(hào)的配合下，通過(guò)8個(gè)I/O引腳傳輸。寫(xiě)地址、數(shù)據(jù)、命令時(shí)，CE、WE信號(hào)必須為低電平，他們?cè)赪E信號(hào)的上升沿被鎖存。命令鎖存使能信號(hào)CLE和地址鎖存信號(hào)ALE用來(lái)區(qū)分I/O引腳上傳輸?shù)氖敲钸€是地址。其他BUS OPERATI

8、ON（總線操作）在datasheet的11頁(yè)有詳細(xì)描述，這里不再贅述。由上可知，對(duì)芯片的總線操作必須要有各使能信號(hào)的配合，但是這些使能信號(hào)控制不需要用戶的驅(qū)動(dòng)程序干預(yù)。S3C2440中的NAND flash控制器將自動(dòng)根據(jù)用戶讀寫(xiě)NAND falsh控制寄存器（寫(xiě)的是命令寄存器NFCMD，還是地址寄存器NFADDR，還是讀的數(shù)據(jù)寄存器NFDATA等等）的情況在NAND flash控制相關(guān)引腳輸出正確的使能信號(hào)，用戶要做的就是將S3C2440上NAND flash控制相關(guān)引腳連正確接到HY27UF082G2B的使能引腳上。S3C2440上NAND flash控制相關(guān)引腳見(jiàn)下圖：除5個(gè)使能信號(hào)外，

9、HY27UF082G2B的狀態(tài)引腳也應(yīng)該連接到s3c2440的NAND flash控制相關(guān)引腳FRnB上。NAND flash芯片與S3C2440 硬件連線見(jiàn)下圖，該截取至飛凌提供的官方硬件接線原理圖：在這里還介紹一下S3C2440的NAND flash控制器相關(guān)的寄存器：1、 NFCONF：NAND flash配置寄存器1設(shè)置時(shí)序參數(shù)TACLS、TWRPH0、TWRPH0；2、 NFCONT：NAND flash配置寄存器2使能禁止NAND控制器、使能禁止引腳信號(hào)nFCE、初始化ECC；3、 NFCMD：NAND flash命令寄存器寫(xiě)該寄存器時(shí)向NAND flash芯片發(fā)出命令信號(hào)；4、

10、NFADDR：NAND flash地址寄存器寫(xiě)該寄存器時(shí)向NAND flash芯片發(fā)出地址信號(hào)；5、 NFDATA：NAND flash數(shù)據(jù)寄存器讀寫(xiě)該寄存器時(shí)向NAND flash芯片讀出或?qū)懭霐?shù)據(jù)信號(hào)；6、 NFSTAT：NAND flash狀態(tài)寄存器僅用到位0，0：busy，1：ready這里只簡(jiǎn)單介紹了一些重要的寄存器，還有很多的寄存器沒(méi)有介紹到。比如：與NAND flash控制器提供的ECC硬件生產(chǎn)功能相關(guān)寄存器等，詳見(jiàn)S3C2440 datasheet。3.） HY27UF082G2B的存儲(chǔ)單元組織結(jié)構(gòu)NAND flash跟norflash不同，NAND Flash的讀取和燒錄以（

11、page）頁(yè)為基礎(chǔ), 而NOR卻是以字節(jié)或字為基礎(chǔ)。擦除都是以塊為單位。NAND Flash存儲(chǔ)器由block (塊) 構(gòu)成, block的基本單元是page (頁(yè))。每個(gè)頁(yè)面又包含了一個(gè)Data area（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域）和一個(gè)Spare area（備用區(qū)域），小頁(yè)面的NAND Flash器件每個(gè)page (頁(yè))內(nèi)包含512個(gè)字節(jié)的Data area（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域）和16字節(jié)Spare area（備用區(qū)域）。大頁(yè)面的NAND Flash器件每一個(gè)page (頁(yè))內(nèi)包含2048個(gè)字節(jié)的Data area（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域）和64字節(jié)的Spare area（備用區(qū)域）。HY27UF082G2B為大頁(yè)面

12、NAND flash。下圖是HY27UF082G2B的存儲(chǔ)單元組織結(jié)構(gòu)：圖中劃紅線處為8位寬的的HY27UF082G2B存儲(chǔ)單元組織結(jié)構(gòu)?？梢钥闯鲆粋€(gè)芯片包含了2048個(gè)塊，一個(gè)塊包含了64個(gè)頁(yè)，而一個(gè)頁(yè)包含了2048字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)和64字節(jié)的備用區(qū)域。下圖形象的表示了HY27UF082G2B的存儲(chǔ)單元組織結(jié)構(gòu)（注意：該圖中只有1024個(gè)塊）：可以看出一個(gè)HY27UF082G2B芯片包括了1Gbit（256MB）的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)和256Mbit(32MB)的備用區(qū)。1、 HY27UF082G2B的訪問(wèn)地址序列HY27UF082G2B總共的容量為288MB（256MB+32MB），8位位寬，需要2

13、9位的訪問(wèn)地址。但芯片只提供了8根地址線（復(fù)用），明顯不足。所以對(duì)HY27UF082G2B訪問(wèn)時(shí)，訪問(wèn)地址被分割成5個(gè)地址序列，這5個(gè)地址序列中的前兩個(gè)為頁(yè)內(nèi)地址，后三個(gè)為頁(yè)面地址。兩個(gè)頁(yè)內(nèi)地址序列有效地址位為12位，以滿足對(duì)頁(yè)內(nèi)2048+64字節(jié)空間的訪問(wèn)；后三個(gè)地址序列有效地址為17位，以滿足對(duì)一個(gè)芯片內(nèi)共2048(塊)*64（頁(yè)）個(gè)頁(yè)面的訪問(wèn)。HY27UF082G2B地址序列表見(jiàn)下圖： 上圖中的L表示無(wú)效地址設(shè)為低電平。在實(shí)際驅(qū)動(dòng)程序編程時(shí)用戶必須嚴(yán)格按照這五個(gè)地址序列來(lái)向NFADDR寄存器中分別寫(xiě)入每個(gè)序列地址。也就是說(shuō)用戶發(fā)出一個(gè)完整的訪問(wèn)地址必須寫(xiě)5次NFADDR寄存器。值得注意的

14、是：小頁(yè)面NAND flash僅僅提供了一個(gè)地址序列，8個(gè)訪問(wèn)地址位來(lái)訪問(wèn)512+16字節(jié)的頁(yè)內(nèi)空間，訪問(wèn)地址位明顯足。所以小頁(yè)面NAND flash將頁(yè)內(nèi)地址分割成A、B、C三個(gè)區(qū)，分別用不同的讀命令進(jìn)行訪問(wèn)，以彌補(bǔ)頁(yè)內(nèi)訪問(wèn)地址序列地址位不足的缺陷。相對(duì)而言，大頁(yè)面NAND flash它為頁(yè)內(nèi)地址訪問(wèn)提供了足夠的地址序列和訪問(wèn)地址位（12位地址訪問(wèn)2048+64字節(jié)空間，足夠了），所以大頁(yè)面NAND flash對(duì)頁(yè)內(nèi)地址的訪問(wèn)也更為簡(jiǎn)潔。2、 HY27UF082G2B的操作命令序列和操作實(shí)現(xiàn) 前面提到過(guò)： NAND Flash的讀取和燒錄以（page）頁(yè)為基礎(chǔ)，擦除以塊為單位。那么，在NAN

15、D Flash上有三種基本的操作:讀取一個(gè)頁(yè), 燒錄一個(gè)頁(yè)和擦除一個(gè)塊，這三個(gè)基本操作有各自的命令序列。實(shí)際上，大多數(shù)NAND Flash除提供了這三個(gè)基本操作外，還提供了很多其他的操作及操作命令序列，如：HY27UF082G2B就提供了Multi Plane Program（多層燒寫(xiě)）、Multi Plane Erase（多層擦除）、Copy-back Program（同層頁(yè)復(fù)制）、Multi-Plane Copy-Back Program（多層同層頁(yè)復(fù)制）、Multi Plane Erase（多層擦除）、EDC Operation（ECD操作）、reset（復(fù)位）等操作。如上涉及到了一個(gè)層

16、的概念，什么是層？層就是將芯片各塊平均分配到塊組，如：塊編號(hào)為奇數(shù)為一組，塊編號(hào)為偶數(shù)的分為一組，這樣的塊組就叫層。層有這樣的特性：用戶可對(duì)不同層中的塊同時(shí)進(jìn)行擦除和燒寫(xiě)甚至復(fù)制。HY27UF082G2B中的塊分成了2個(gè)層，有些NAND flash分成了4個(gè)層。明顯，分層操作能成倍提高燒寫(xiě)、擦除速度。下圖是HY27UF082G2B各操作的命令序列： 紅線處為HY27UF082G2B的五種基本操作。下面就這五種基本操作中的讀頁(yè)操作的命令序列和操作方法作出詳細(xì)說(shuō)明，其他操作的操作方法具體參見(jiàn)datasheet。4.1） READ1讀頁(yè)讀頁(yè)操作有兩個(gè)命令序列，命令字分別為00h、30h。讀頁(yè)操作的流

17、程圖見(jiàn)下圖： 整個(gè)流程比較簡(jiǎn)單，先寫(xiě)讀頁(yè)操作的第一個(gè)命令序列的命令字00h，然后寫(xiě)頁(yè)地址（注意：這里的頁(yè)地址是指頁(yè)面的開(kāi)始地址，此時(shí)頁(yè)內(nèi)地址A0A11都應(yīng)為0），然后寫(xiě)第二個(gè)命令序列的命令字30h。再讀取狀態(tài)寄存器的位0，為1后就可以從NFDATA連續(xù)讀出頁(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)。注：流程圖有一點(diǎn)錯(cuò)誤：它沒(méi)有讀取并判斷狀態(tài)寄存器）。值得注意的是：這里的操作流程僅僅是讀頁(yè)操作，如果要在驅(qū)動(dòng)程序中讀出頁(yè)中數(shù)據(jù)（即讀NAND flash）比讀頁(yè)復(fù)雜得多，必須先要初始化NAND flash、判斷壞塊，進(jìn)行ECC校驗(yàn)等一系列操作。這些操作這里不詳述，在后面編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)程序時(shí)再詳細(xì)分析。這里只分析讀頁(yè)操作是因?yàn)樵谝浦矎腘AN

18、D flash啟動(dòng)是只需要讀頁(yè)操作，其他的操作在移植NAND flash驅(qū)動(dòng)時(shí)再做分析。4.2） PAGE PROGRAM寫(xiě)頁(yè)寫(xiě)頁(yè)操作同樣也有兩個(gè)命令序列，命令字分別為：80h、10h。寫(xiě)頁(yè)操作流程圖如下：操作流程為：先寫(xiě)命令字80h再寫(xiě)頁(yè)地址（注意：這里的頁(yè)地址是指頁(yè)面的開(kāi)始地址，此時(shí)頁(yè)內(nèi)地址A0A11都應(yīng)為0），接著將要寫(xiě)的數(shù)據(jù)寫(xiě)到全部依次NFDATA寄存器（這些數(shù)據(jù)會(huì)寫(xiě)到芯片內(nèi)的寫(xiě)緩沖區(qū)），再通過(guò)讀取狀態(tài)寄存器及I/O0判斷寫(xiě)頁(yè)是否正確完成。4.3） BLOCK ERASE擦除塊同樣也有兩個(gè)命令序列，命令字分別為60h、D0h，擦除塊流程圖如下： 操作流程為：寫(xiě)命令字60h后再寫(xiě)塊地址（

19、塊開(kāi)始地址）然后寫(xiě)命令字d0h，再讀取狀態(tài)寄存器及I/O0判斷是否擦除成功。 4.4） READID讀ID 讀設(shè)備ID只有一個(gè)命令字90h，先向命令寄存器寫(xiě)入90h再向地址寄存器寫(xiě)入00h可啟動(dòng)讀ID操作，后續(xù)連續(xù)5次讀取數(shù)據(jù)寄存器操作可以讀出5個(gè)包含了全部id內(nèi)容的數(shù)據(jù)。這5個(gè)數(shù)據(jù)內(nèi)容如下： 第一個(gè)讀取的數(shù)據(jù)為廠商ID，第二個(gè)讀取的數(shù)據(jù)為設(shè)備ID。第三個(gè)讀取的數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)見(jiàn)下表：bit0:1為芯片封裝類型，bit2:3為芯片制程類型（SLC還是MLC），bit4:5為同時(shí)寫(xiě)頁(yè)數(shù)，bit6、7不明。第三個(gè)讀ID數(shù)據(jù)反應(yīng)的內(nèi)容并不常用。第四個(gè)讀ID數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)如下圖：bit0:1為芯片的頁(yè)面容量

20、，bit2為oob區(qū)大小，bit3、7表征串行訪問(wèn)時(shí)間、bit4:5表示芯片塊容量、bit6表示芯片位寬。第四個(gè)讀ID數(shù)據(jù)給出的信息很重要，請(qǐng)注意。第五個(gè)讀ID數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)如下圖：bit2:3表示芯片的分層數(shù)，bit4:6表示芯片單層容量。第五個(gè)讀ID數(shù)據(jù)主要反應(yīng)了芯片的分層信息，在進(jìn)行分層操作時(shí)這個(gè)數(shù)據(jù)比較重要。對(duì)一個(gè)nandflash而言，讀ID獲得的數(shù)據(jù)是個(gè)固定值，它反應(yīng)了芯片的固有特性。HY27UF082G2A的讀ID數(shù)據(jù)如下圖：4.5）READ STATUS REGISTER讀狀態(tài)寄存器 讀狀態(tài)寄存器只有一個(gè)命令序列70h，向命令寄存器寫(xiě)70h后獲取芯片的狀態(tài)有兩種方式：1、讀狀態(tài)寄

21、存器：狀態(tài)寄存器的bit0指示了芯片的狀態(tài)，為1時(shí)就緒，為0是忙；2、讀數(shù)據(jù)寄存器：I/O07指示狀態(tài)如下：Bit6指示了芯片的狀態(tài)，bit0指示了燒寫(xiě)、擦除的狀態(tài)：0為完成，1為出錯(cuò)。關(guān)于這點(diǎn)在燒寫(xiě)、擦除流程圖中表述得很清楚。）MTD驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)及流程分析MTD的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)是圍繞三個(gè)重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)展開(kāi)的， 分析一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就包含了三個(gè)方面：1、 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)聲明；2、 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的變量定義；3、 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的操作；下面我們就MTD驅(qū)動(dòng)的三個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在這三方面分別分析。MTD驅(qū)動(dòng)的三個(gè)重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是：struct mtd_info、struct nand_chip、struct nand_flash_

22、dev。1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)struct mtd_info分析該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是MTD設(shè)備操作的通用接口，主要針對(duì)的是MTD設(shè)備。這其中包含了大量的描述MTD設(shè)備的基本數(shù)據(jù)和對(duì)MTD設(shè)備操作函數(shù)的函數(shù)指針。要強(qiáng)調(diào)的是：包含的這些函數(shù)指針指向的函數(shù)是MTD驅(qū)動(dòng)提供的接口函數(shù)（每一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序的最終目的就是提供一些接口函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)底層硬件設(shè)備的操作），這些函數(shù)是在整個(gè)MTD驅(qū)動(dòng)框架中層次最高的函數(shù)，他們可以在應(yīng)用程序中直接調(diào)用實(shí)現(xiàn)對(duì)MTD設(shè)備底層硬件的操作。如：static int nand_read_ecc ()。它實(shí)現(xiàn)了對(duì)NAND flash的讀操作。這些函數(shù)一般是都在u-boot源碼目錄下的driver/na

23、nd/nand_base.c中實(shí)現(xiàn)的通用操作函數(shù)。MTD驅(qū)動(dòng)保證這些通用的操作函數(shù)支持對(duì)各種NAND flash芯片的操作。下面就數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的三個(gè)方面來(lái)具體分析struct mtd_info：1） struct mtd_info的結(jié)構(gòu)聲明該結(jié)構(gòu)在include/linux/mtd/nand.h中做了結(jié)構(gòu)聲明，去掉一些編譯選項(xiàng)、無(wú)關(guān)成員和原有注釋后聲明，并添加了一些重要成員的住時(shí)候，其源碼如下：struct mtd_info u_char type; /MTD設(shè)備類型，norflash還是NAND flashu_int32_t flags; /MTD設(shè)備的性能描述u_int32_t size; /

24、MTD設(shè)備的容量u_int32_t erasesize; /擦除單位大小u_int32_t oobblock; /NAND flash 頁(yè)面容量u_int32_t oobsize; /NAND flash OOB區(qū)容量u_int32_t oobavail; /文件系統(tǒng)可用的oobfree區(qū)字節(jié)數(shù)u_int32_t ecctype; /ECC校驗(yàn)類型u_int32_t eccsize;int (*erase) (struct mtd_info *mtd, struct erase_info *instr); /擦除功能函數(shù)的函數(shù)指針int (*read) (struct mtd_info *mt

25、d, loff_t from, size_t len, size_t *retlen, u_char *buf);/讀功能函數(shù)的函數(shù)指針int (*write) (struct mtd_info *mtd, loff_t to, size_t len, size_t *retlen, const u_char *buf); /寫(xiě)功能函數(shù)的函數(shù)指針int (*read_ecc) (struct mtd_info *mtd, loff_t from, size_t len, size_t *retlen, u_char *buf, u_char *eccbuf, struct nand_oobin

26、fo *oobsel); /NAND flash特有的讀ECC功能函數(shù)（實(shí)際上NAND flash讀操作是在這個(gè)函數(shù)中完成的）函數(shù)指針int (*write_ecc) (struct mtd_info *mtd, loff_t to, size_t len, size_t *retlen, const u_char *buf, u_char *eccbuf, struct nand_oobinfo *oobsel);/NAND flash特有的寫(xiě)ECC功能函數(shù)（實(shí)際上NAND flash寫(xiě)操作是在這個(gè)函數(shù)中完成的）函數(shù)指針int (*read_oob) (struct mtd_info *mt

27、d, loff_t from, size_t len, size_t *retlen, u_char *buf); /NAND flash 讀oob區(qū)功能函數(shù)的函數(shù)指針int (*write_oob) (struct mtd_info *mtd, loff_t to, size_t len, size_t *retlen, const u_char *buf);/NAND flash 寫(xiě)oob區(qū)功能函數(shù)的函數(shù)指針./* 壞塊管理函數(shù)的函數(shù)指針 */int (*block_isbad) (struct mtd_info *mtd, loff_t ofs);int (*block_markbad)

28、 (struct mtd_info *mtd, loff_t ofs);void *priv; /這個(gè)指針指向MTD驅(qū)動(dòng)中另一個(gè)重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)struct nand_chip; 2） struct mtd_info的變量定義struct mtd_info數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的變量在drivers/nand/nand.c中定義為：nand_info_t nand_infoCFG_MAX_NAND_DEVICE;其中有：typedef struct mtd_info nand_info_t 可知nand_info就是mtd_info，CFG_MAX_NAND_DEVICE為在include/configs/f

29、l2440.h中必須配置的參數(shù)，它表示開(kāi)發(fā)板上NAND flash的物理片數(shù)。這個(gè)變量將在nand_init()調(diào)用函數(shù)static void nand_init_chip(struct mtd_info *mtd, struct nand_chip *nand, ulong base_addr)時(shí)，作為該函數(shù)的第一個(gè)實(shí)參調(diào)用，如下: nand_init_chip(&nand_infoi, &nand_chipi, base_addressi); 在MTD框架內(nèi)幾乎所有的函數(shù)都會(huì)有一個(gè)形參struct mtd_info *mtd,這個(gè)形參的實(shí)際值就是&nand_info

30、i，所以MTD框架內(nèi)的函數(shù)中mtd指針指向的是在drivers/nand/nand.c中定義的變量nand_infoi的指針。尤其是nand_scan()函數(shù)中，大量用到了mtd這個(gè)指針來(lái)指向變量nand_infoi。如：mtd->write = nand_write;mtd->read_ecc = nand_read_ecc;mtd->write_ecc = nand_write_ecc;等。3）對(duì)struct mtd_info操作（初始化）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)struct mtd_info是一個(gè)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)體，對(duì)它的操作比較簡(jiǎn)單。無(wú)非就是對(duì)其結(jié)構(gòu)體中的成員變量進(jìn)行初始化。對(duì)struct

31、 mtd_info的初始化都在函數(shù)nand_scan()中完成。該函數(shù)是初始化MTD設(shè)備的核心函數(shù)。我們將在后面詳細(xì)分析它。題外話：對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的操作絕不僅僅是初始化，如鏈表，對(duì)它的操作除初始化外還包括了鏈表管理，如：鏈表成員的添加、刪除等操作。這樣的操作更復(fù)雜，一般通過(guò)專門(mén)的函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。2、 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)struct nand_chip分析 這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)從結(jié)構(gòu)名nand_chip就可以知道它主要針對(duì)MTD設(shè)備中NAND flash的描述。在這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中包含了許多參數(shù)和函數(shù)指針。其中的成員大致可以分為以下幾類：1、 與芯片有關(guān)的參數(shù)如：page_shift、phys_erase_shift、b

32、bt_erase_shift、chip_shift、chipsize、numchips 2、與壞塊管理、ECC校驗(yàn)及oob區(qū)管理有關(guān)的參數(shù)： 如: eccmode、eccsize、eccbyte、eccsteps、calculate_ecc、oob_buf、oobdirty、autooob、bbt、badblockpos、bbt_td、bbt_md、badblock_pattern 3、與NAND flash控制器寄存器操作有關(guān)的參數(shù) 如：IO_ADDR_R、IO_ADDR_W 4、與NAND flash控制器寄存器操作有關(guān)的函數(shù)指針 如：read_byte、write_byte、read_w

33、ord、write_word、hwcontrol、dev_ready、cmdfunc、select_chip 5、與NAND flash操作功能有關(guān)的函數(shù)指針 如：write_buf、read_buf、verify_buf、waitfunc、erase_cmd 6、與壞塊管理、ECC校驗(yàn)及oob區(qū)管理有關(guān)的函數(shù)指針： 如：block_bad、block_markbad、calculate_ecc、correct_data、enable_hwecc、scan_bbt綜上，nand_chip主要包括了MTD驅(qū)動(dòng)的低層和底層硬件操作函數(shù)的函數(shù)指針以及壞塊管理、ECC校驗(yàn)和oob區(qū)管理需要相關(guān)函數(shù)的函

34、數(shù)指針，這些指針指向的函數(shù)一部分在u-boot源碼目錄下的driver/nand/nand_base.c定義為通用函數(shù)，一部分需要用戶在移植時(shí)自行編寫(xiě)。那些需要用戶自行編寫(xiě)在后續(xù)的分析將會(huì)提到。nand_chip還包括了一些參數(shù)，這些參數(shù)與具體芯片型號(hào)及壞塊管理策略有關(guān)，它們會(huì)在nand_scan()函數(shù)中被初始化。1）struct nand_chip的結(jié)構(gòu)聲明它在include/linux/mtd/nand.h中被聲明定義，去掉一些編譯選項(xiàng)、無(wú)關(guān)成員及原有注釋，添加一些注釋后如下;struct nand_chip void _iomem*IO_ADDR_R; /NAND flash控制器的寄

35、存器讀訪問(wèn)指針，void _iomem*IO_ADDR_W; /NAND flash控制器的寄存器寫(xiě)訪問(wèn)指針，u_char(*read_byte)(struct mtd_info *mtd); /寫(xiě)一字節(jié)到NAND flash控制器的寄存器函數(shù)的函數(shù)指針void(*write_byte)(struct mtd_info *mtd, u_char byte); /從NAND flash控制器的寄存器讀一字節(jié)函數(shù)的函數(shù)指針u16(*read_word)(struct mtd_info *mtd); /讀字函數(shù)指針void(*write_word)(struct mtd_info *mtd, u16

36、 word); /寫(xiě)字函數(shù)指針 /讀寫(xiě)緩沖區(qū)函數(shù)指針，所謂緩沖區(qū)無(wú)非就是自行定義的一個(gè)數(shù)組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);/緩存校驗(yàn)韓式指針，驗(yàn)證從Flash中讀取的內(nèi)容是否與緩存中一致void(*select_chip)(struct mtd

37、_info *mtd, int chip); /芯片片選函數(shù)指針，由于涉及底層寄存器操作該函數(shù)在移植時(shí)一般要自己編寫(xiě)int(*block_bad)(struct mtd_info *mtd, loff_t ofs, int getchip); /讀取壞塊標(biāo)記函數(shù)指針int(*block_markbad)(struct mtd_info *mtd, loff_t ofs); /標(biāo)記壞塊函數(shù)指針void(*hwcontrol)(struct mtd_info *mtd, int cmd); /寄存器訪問(wèn)控制函數(shù)指針，該函數(shù)根據(jù)第二個(gè)參數(shù)cmd使O_ADDR_R/W指向不同的寄存器int(*dev_

38、ready)(struct mtd_info *mtd); /設(shè)備狀態(tài)讀取函數(shù)指針，該函數(shù)讀取NAND flash控制器的NFSTAT的bit0，獲取R/B狀態(tài)void(*cmdfunc)(struct mtd_info *mtd, unsigned command, int column, int page_addr);/向NAND flash寫(xiě)一個(gè)命令字，如果形參column、page_addr不都為-1則還向NAND flash寫(xiě)一個(gè)地址int(*waitfunc)(struct mtd_info *mtd, struct nand_chip *this, int state);/操作超

39、時(shí)處理函數(shù)指針，該函數(shù)根據(jù)命令的不同設(shè)定不同的超時(shí)時(shí)間并時(shí)刻檢查R/B位直到R/B狀態(tài)進(jìn)入Ready狀態(tài)否則為操作超時(shí)。int(*calculate_ecc)(struct mtd_info *mtd, const u_char *dat, u_char *ecc_code); /ECC編碼計(jì)算函數(shù)指針，該函數(shù)通過(guò)軟件算法計(jì)算256字節(jié)的3字節(jié)ECC編碼int(*correct_data)(struct mtd_info *mtd, u_char *dat, u_char *read_ecc, u_char *calc_ecc); /ECC檢測(cè)糾正函數(shù)，該函數(shù)檢測(cè)并糾正256字節(jié)塊中的1位錯(cuò)誤

40、。void(*enable_hwecc)(struct mtd_info *mtd, int mode); /使能硬件計(jì)算ECC碼函數(shù)指針void(*erase_cmd)(struct mtd_info *mtd, int page); /擦除指定塊函數(shù)的函數(shù)指針int(*scan_bbt)(struct mtd_info *mtd); /壞塊標(biāo)記表創(chuàng)建函數(shù)指針inteccmode;/ ECC的計(jì)算方法， NAND_ECC_SOFT時(shí)意指軟件運(yùn)算，即采用calculate_ecc進(jìn)行運(yùn)算，利用correct_data進(jìn)行校正inteccsize;/ ECC校準(zhǔn)的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，用calculate_

41、ecc進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度固定為256字節(jié)inteccbytes;/ ECC校驗(yàn)碼字節(jié)數(shù)，軟件校準(zhǔn)時(shí)為3字節(jié)inteccsteps;/ ECC校驗(yàn)的步數(shù)，當(dāng)FLASH每頁(yè)的字節(jié)數(shù)為512字節(jié)，而calculate_ecc每次僅能校驗(yàn)256字節(jié)，則需要兩步才能校驗(yàn)完成。intchip_delay;/ 等待時(shí)間，一般用于等待Flash的R/B管腳intpage_shift;/ 頁(yè)的地址移位數(shù)，當(dāng)為512(29)字節(jié)的空間，其該值為9intphys_erase_shift;/ 塊的地址移位數(shù)intbbt_erase_shift;/ 在bbt表中，相間隔兩個(gè)內(nèi)容之間的地址差的位數(shù)，也即是塊的地址位數(shù)i

42、ntchip_shift;/ 芯片總的地址位數(shù)u_char*data_buf; /數(shù)據(jù)緩沖區(qū)指針u_char*oob_buf;/oob緩沖區(qū)指針intoobdirty;/ 表示oob_buf內(nèi)是否有內(nèi)容，如為0表示oob_buf為空（0xFF），為1表示oob_buf中已有內(nèi)容u_char*data_poi;/ 指向一個(gè)臨時(shí)使用的數(shù)據(jù)區(qū)unsigned intoptions;/MTD驅(qū)動(dòng)中配置NAND FALSH芯片的擴(kuò)展功能，如NAND_IS_AND、NAND_USE_FLASH_BBT、NAND_COPYBACK等等和重要參數(shù)，如位寬NAND_BUSWIDTH_16。上述的這些宏在incl

43、ude/linux/mtd/nand.h均有定義，這些宏的定義能保證當(dāng)它們進(jìn)行或運(yùn)算是能保證options能同時(shí)接受這些擴(kuò)展功能和參數(shù)。及options某bit位為1時(shí)則使用對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展功能。如有：#define NAND_COPYBACK0x00000010那么如果options的bit4位為1則使用copyback功能，在MTD中大量使用了這種技巧，需要注意intbadblockpos;/ 壞塊標(biāo)記的位置。當(dāng)芯片為小頁(yè)面NAND flashs時(shí)值為NAND_SMALL_BADBLOCK_POS（即為5）；為大頁(yè)面時(shí)值為NAND_BIG _BADBLOCK_POS(即為0)intnumchip

44、s;/開(kāi)發(fā)板上NAND flash芯片的片數(shù)unsigned longchipsize;/ 芯片的容量intpagemask;/頁(yè)地址掩碼intpagebuf;/ 存儲(chǔ)Data_buf內(nèi)的相關(guān)的頁(yè)號(hào)struct nand_oobinfo*autooob;/ oob區(qū)布局設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)體指針。從功能上看，oob區(qū)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)一樣可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，但是oob區(qū)一般不會(huì)用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，而是做為壞塊標(biāo)記和ECC校驗(yàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。其中壞塊標(biāo)記位置一般有約定俗成的位置，而oob區(qū)的布局設(shè)計(jì)有很多不同的設(shè)計(jì)，MTD使用一個(gè)結(jié)構(gòu)體來(lái)描述這種設(shè)計(jì)，oob區(qū)布局設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)體在include/linux/mtd/mtd_abi.h中

45、定義如下：struct nand_oobinfo uint32_t useecc;uint32_t eccbytes;uint32_t oobfree82;uint32_t eccpos32;其中useecc 為使用ECC校驗(yàn)標(biāo)志，eccbyte為ECC校驗(yàn)的位數(shù)，eccpos為ECC校驗(yàn)所存的位號(hào)，oobfree為OOB中ECC未使用到的字節(jié)（起始地址長(zhǎng)度）uint8_t*bbt;/ 指向內(nèi)存中壞塊表的指針struct nand_bbt_descr*bbt_td;/ 用以Flash中壞塊表搜索的相關(guān)描述struct nand_bbt_descr*bbt_md;/ 上述描述的鏡像struct

46、nand_hw_control*controller;/ 用以實(shí)現(xiàn)互鎖操作，此處并未使用void*priv;/用途不明;2）struct nand_chip的變量定義struct nand_chip數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的變量在drivers/nand/nand.c中定義為： static struct nand_chip nand_chipCFG_MAX_NAND_DEVICE;該變量nand_chipi的指針將作為函數(shù)static void nand_init_chip(struct mtd_info *mtd, struct nand_chip *nand, ulong base_addr) 被nan

47、d_init()調(diào)用時(shí)的第二個(gè)實(shí)參被引用如下：nand_init_chip(&nand_infoi, &nand_chipi, base_addressi);在函數(shù)nand_init_chip()中&nand_chipi將被復(fù)制給mtd數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的成員priv，如下 mtd->priv = nand；所以，mtd->priv實(shí)際上就是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)struct nand_chip變量指針。3）struct nand_chip的操作（初始化）對(duì)struct nand_chip的初始化操作都在函數(shù)nand_scan()中完成。該函數(shù)是初始化MTD設(shè)備的核心函數(shù)。我們將

48、在后面詳細(xì)分析它。值得注意的是：在nand_scan()中struct nand_chip的函數(shù)指針會(huì)被初始化為相應(yīng)的在driver/nand/nand_base.c定義的通用函數(shù)，雖說(shuō)MTD驅(qū)動(dòng)對(duì)絕大多數(shù)的NAND flash芯片支持都很好但是少部分通用函數(shù)可能還是會(huì)需要修改，而且涉及到底層硬件操作的函數(shù)MTD不可能提供通用的函數(shù)，所以要在移植MTD驅(qū)動(dòng)時(shí)自行編寫(xiě)，這也是移植的一個(gè)重要內(nèi)容。這些函數(shù)包括：hwcontrol、dev_ready、select_chip等。3、 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)struct nand_flash_dev分析這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要描述的是具體的NAND flash芯片型號(hào)。這個(gè)

49、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，它在include/linux/mtd/nand.h中被聲明定義為一個(gè)結(jié)構(gòu)體： struct nand_flash_dev char *name; /NAND flash的名稱int id; /NAND flashd 的設(shè)備IDunsigned long pagesize;/頁(yè)面大小，單位為KBunsigned long chipsize;/芯片容量，單位為MBunsigned long erasesize;/擦除單位大小unsigned long options;/ NAND flashd的擴(kuò)展功能配置及位寬配置;結(jié)構(gòu)體struct nand_flash_dev在drive

50、rs/mtd/nand_ids.c中這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被定義為一個(gè)結(jié)構(gòu)體數(shù)組并被初始化。其中包含的每一個(gè)數(shù)組元素即為MTD驅(qū)動(dòng)支持的NAND flashd芯片型號(hào)。初始化如下：struct nand_flash_dev nand_flash_ids = ."NAND 128MiB 1,8V 16-bit", 0x72, 512, 128, 0x4000, NAND_BUSWIDTH_16,"NAND 128MiB 3,3V 16-bit", 0x74, 512, 128, 0x4000, NAND_BUSWIDTH_16,/* 1 Gigabit */&quo

51、t;NAND 128MiB 1,8V 8-bit", 0xA1, 0, 128, 0, NAND_SAMSUNG_LP_OPTIONS | NAND_NO_AUTOINCR,"NAND 128MiB 3,3V 8-bit", 0xF1, 0, 128, 0, NAND_SAMSUNG_LP_OPTIONS | NAND_NO_AUTOINCR,/* 2 Gigabit */"NAND 256MiB 1,8V 8-bit", 0xAA, 0, 256, 0, NAND_SAMSUNG_LP_OPTIONS | NAND_NO_AUTOINCR,&

52、quot;NAND 256MiB 3,3V 8-bit", 0xDA, 0, 256, 0, NAND_SAMSUNG_LP_OPTIONS | NAND_NO_AUTOINCR,/* 4 Gigabit */"NAND 512MiB 1,8V 8-bit", 0xAC, 0, 512, 0, NAND_SAMSUNG_LP_OPTIONS | NAND_NO_AUTOINCR,/* 8 Gigabit */"NAND 1GiB 1,8V 8-bit", 0xA3, 0, 1024, 0, NAND_SAMSUNG_LP_OPTIONS | N

53、AND_NO_AUTOINCR,/* 16 Gigabit */"NAND 2GiB 1,8V 8-bit", 0xA5, 0, 2048, 0, NAND_SAMSUNG_LP_OPTIONS | NAND_NO_AUTOINCR,NULL,;這里列出來(lái)的只有很少的一部分?jǐn)?shù)組元素，其中加粗的元素就是HY27UF082G2B對(duì)應(yīng)的nand_flash_dev結(jié)構(gòu)體?？芍狧Y27UF082G2B的設(shè)備ID為DA，芯片容量為256MB，頁(yè)面大小和擦除單元大小為0表示這些數(shù)據(jù)需要從芯片中讀取。要強(qiáng)調(diào)的是：移植MTD驅(qū)動(dòng)時(shí)一定要確定要移植的NAND flash芯片在這里有對(duì)應(yīng)的na

54、nd_flash_dev結(jié)構(gòu)體，沒(méi)有的話要自行添加。在nand_scan()中，會(huì)先讀出芯片的設(shè)備ID再到該結(jié)構(gòu)體數(shù)組中逐個(gè)對(duì)比，如果沒(méi)有找到匹配項(xiàng)則會(huì)導(dǎo)致在nand_scan()初始化失敗返回。4）u-boot中MTD對(duì)NAND flash的初始化流程及源碼分析 對(duì)NAND flash初始化的核心內(nèi)容就是對(duì)以上分析的三個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)體）進(jìn)行初始化。注意這三個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)均為結(jié)構(gòu)體，且在變量定義的時(shí)候都被定義為結(jié)構(gòu)體數(shù)組。每一個(gè)NAND flash芯片分別對(duì)應(yīng)三個(gè)結(jié)構(gòu)體數(shù)組中的一個(gè)數(shù)組元素。對(duì)一個(gè)NAND flash的初始化就是對(duì)三個(gè)結(jié)構(gòu)體數(shù)組元素初始化。在這三個(gè)數(shù)組元素（就是結(jié)構(gòu)體）中包含了1

55、、 MTD驅(qū)動(dòng)的接口函數(shù)、底層操作函數(shù)、壞塊管理函數(shù)、ECC校驗(yàn)函數(shù)的函數(shù)指針，這些函數(shù)大部分為在nand_base.c中實(shí)現(xiàn)的通用函數(shù)，少部分涉及底層硬件操作的函數(shù)由用戶編寫(xiě)；2、 支持這些函數(shù)的必要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如壞塊表、讀寫(xiě)緩沖區(qū)等3、 一些重要的參數(shù)，這些參數(shù)由flash_dev nand_flash_ids提供或者有ReadID操作直接提供或基于這些參數(shù)運(yùn)算獲得。4.1)流程分析 對(duì)NAND flash的這些參數(shù)和函數(shù)指針的初始化由函數(shù)nand_init()完成，該函數(shù)在lib_arm/board.c中的函數(shù)start_armboot()中被調(diào)用，調(diào)用代碼如下：#if (CONFIG_C

56、OMMANDS & CFG_CMD_NAND)puts ("NAND: ");nand_init();/* go init the NAND */#endif由上可知：必須第一好宏開(kāi)關(guān)：CONFIG_COMMANDS & CFG_CMD_NAND（也就是NAND命令的宏定義）nand_init()才會(huì)被執(zhí)行。所以移植時(shí)一定要注意。NAND flash的初始化函數(shù)nand_init()在drivers/nand/nand.c中被定義，代碼如下：void nand_init(void)int i;unsigned int size = 0;for (i = 0; i < CFG_MAX_NAND_DEVICE; i+) nand_init_chip(&nand_infoi, &n