NandFlash驱动分析

一、结构体详解

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

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。

1. struct mtd_info *

mtd层用一个数组struct mtd_info *mtd_table[MAX_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：

2. struct nand_chip

下面看nand_chip结构，nand_chip主要是定义了一写操作函数，在include/linux/mtd/nand.h中定义：

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。

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。

二、驱动程序解析

1. 定义结构体

如图所示，

①定义了芯片寄存器的一些指针，便于程序中直接使用

②定义了nand_chip结构体，功能是定义了一些读写操作函数，读写寄存器等

③定义了存储设备的基本信息和具体的操作所需要的内核函数

2.在初始化函数中初始化nand_chip结构体

如图所示：

①分配一个nand_chip结构体所需的内存

②映射芯片的寄存器地址到nand_chip结构体

③初始nand_chip结构体中的函数指针

3.定义nand_flash时钟

如图所示：

首先从内核中找到nand的时钟信息，根据芯片手册设置读写时钟脉冲信号。

4.设置nand_mtd结构体

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

在130行中，将我们的nand_mtd结构体与nand_chip结构体联系在一起。

5.实现片选函数

6.实现命令控制函数，用于发送地址和数据

7.在exit函数中释放相应的内存

8.总结流程

①：定义nand_chip结构体实现读写等操作函数

②：初始nand_flash相关的时钟，以及初始化nand_flash的数据时钟总脉冲信号

③：初始化nand_mtd结构体，用于保存扫描得到的nandflash的相关信息

实现了以上三步就可以大致实现了nand-flash的简易驱动程序了

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_buf s3c2440_nand_write_buf

9.加载

insmod nand_dev.ko

附驱动源程序1

 nand1.c

三、【高级】增加块设备分区结构体

andFlash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。

记录了当前的nand flash有几个分区，每个分区的名字，大小，偏移量是多少

系统就是依靠这些分区表找到各个文件系统的

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 mtd_partition

并实现对物理设备的控制，上层的驱动控制已由mtd做好了，不需要关心

然后使用

add_mtd_partitions(tiny_nand_mtd, tiny_nand_part, 3);

添加分区信息。

自然在exit函数中就要del_mtd_partitions(tiny_nand_mtd); //删除分区

附驱动源程序2见后

  1 #include

  2 #include

  3 #include

  4 #include

  5 #include

  6 #include

  7 #include

  8 #include

  9 #include

 10 #include

 11 #include

 12 #include

 13 

 14 #include

 15 #include

 16 #include

 17 #include

 18 

 19 #include

 20 

 21 #include

 22 #include

 23 

 24 static unsigned long *clk_gate_ip1;

 25 static unsigned long *clk_gate_block;

 26 static unsigned long *mp0_3con;

 27 

 28 static struct mtd_partition tiny_nand_part[] = {

 29     [0] = {

 30         .name    = 'bootloader',

 31         .size    = SZ_4M,

 32         .offset    = 0,

 33     },

 34     [1] = {

 35         .name    = 'kernel',

 36         .size    = SZ_8M,

 37         .offset    = MTDPART_OFS_APPEND,

 38     },

 39     [2] = {

 40         .name    = 'root',

 41         .size    = MTDPART_SIZ_FULL,

 42         .offset    = MTDPART_OFS_APPEND,

 43     },

 44 };

 45 

 46 struct nand_regs {

 47     unsigned long nfconf;

 48     unsigned long nfcont;

 49     unsigned long nfcmmd;

 50     unsigned long nfaddr;

 51     unsigned long nfdata;

 52     unsigned long nfmeccd0;

 53     unsigned long nfmeccd1;

 54     unsigned long nfseccd;

 55     unsigned long nfsblk;

 56     unsigned long nfeblk;

 57     unsigned long nfstat;

 58     unsigned long nfeccerr0;

 59     unsigned long nfeccerr1;

 60 };

 61 

 62 static struct nand_regs *nand_regs;

 63 static struct nand_chip *tiny_nand_chip;

 64 static struct mtd_info *tiny_nand_mtd;

 65 

 66 static void tiny_nand_select_chip(struct mtd_info *mtd, int chipnr)

 67 {

 68     if(chipnr == -1)

 69     {

 70         /*取消选择*/

 71         nand_regs->nfcont |= (1<<1);

 72     }

 73     else

 74     {

 75         /*选中芯片*/

 76         nand_regs->nfcont &= ~(1<<1);

 77     }

 78 }

 79 

 80 static void tiny_nand_cmd_ctrl(struct mtd_info *mtd, int dat,

 81                 unsigned int ctrl)

 82 {

 83 

 84     if (ctrl & NAND_CLE)

 85     {

 86         /*发命令*/

 87         nand_regs->nfcmmd = dat;

 88     }

 89     else

 90     {

 91         /*发地址*/

 92         nand_regs->nfaddr = dat;

 93     }

 94 }

 95 

 96 static int tiny_nand_dev_ready(struct mtd_info *mtd)

 97 {

 98     /*等待命令的操作完成*/

 99     return (nand_regs->nfstat & (1<<0));

100 }

101 

102 static int tiny_nand_init(void)

103 {

104     /*1.分配一个nand_chip结构体*/

105     tiny_nand_chip = kzalloc(sizeof(struct nand_chip),GFP_KERNEL);