基于WINCE6.0的nandflash驱动(基于K9F1G08U0B)
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作者：LoongEmbedded
时间：2010.11.26
类别：WINCE驱动开发
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1. nandflash驱动架构概述
图1
Windows CE下的FLASH驱动分为两层，分别为FMD层和FAL层(flash abstraction layer)，FMD（Flash Media Driver）属于底层，直接操作Flash硬件，比如读、写和擦除等，不同的Flash硬件则FMD_XXX接口实现函数各不相同，上层则是FAL (Flash Abstraction Layer)层，该层是由微软实现并提供的,是一个与硬件无关的层，可用于FAL层实现扇区的动态分配和坏块管理等。FAL层向应用层（如API）提供DSK接口。例如CreateFile中调用的设备即是调用该FAL层提供的接口。FMD层暴露FMD_XXX让FAL层调用。 在PB中的阐述如下：
The flash media driver (FMD) is a device driver that performs the actual input and output of data to a flash memory device. An FMD contains all of the device-specific code necessary for read, write, and erase commands to the flash memory device. You can link the FMD with the flash abstraction layer (FAL) to create a block driver that a file system such as FAT can use. You can also link the FMD with a boot loader so that the boot loader can flash a run-time image.
2.FAL和FMD对应的实现代码部分
首先我们知道是由FAL+FMDàsmflash.dll的，下面看看FAL和FMD分别对应哪些代码:
2.1 FAL层
FAL: /WINCE600/PRIVATE/WINCEOS/DRIVERS/MSFLASH，这个文件夹下的代码编译出fal.lib
也就是说FAL层是以fal.lib供链接的，fal.lib的导出文件内容如下：
LIBRARY MSFLASH
EXPORTS
DSK_Init
DSK_Deinit
DSK_Open
DSK_Close
DSK_Read
DSK_Write
DSK_Seek
DSK_IOControl
DSK_PowerDown
DSK_PowerUp
从上面的导出函数可知FAL层向应用层（如API）提供DSK接口
2.2 FMD层
smflash_lib.lib：/WINCE600/PLATFORM/DMA2443/Src/Common/Smartmedia/fmd，这个文件下的代码生成smflash_lib.lib，而/WINCE600/PLATFORM/DMA2443/Src/Common/Smartmedia/Dll
文件夹将生成smflash.dll，下面是其sources的内容：
TARGETNAME=smflash
TARGETTYPE=DYNLINK
RELEASETYPE=PLATFORM
WINCEOEM=1
DEFFILE=smflash.def
TARGETLIBS=$(_COMMONSDKROOT)/lib/$(_CPUINDPATH)/coredll.lib /
SOURCELIBS=$(_COMMONOAKROOT)/lib/$(_CPUINDPATH)/fal.lib /
$(_TARGETPLATROOT)/lib/$(_CPUINDPATH)/smflash_lib.lib
可以知道smflash.dll需要链接fal.lib和smflash_lib.lib这个两个库，而fal.lib就是FAL层提供的链接库，smflash_lib.lib是FMD层提供的链接库。
3. FAL层和FMD层的交互
3.1 FAL层获取FMD层的函数接口
在系统启动过程中，oal.exe加 载了kernel.dll, kernel.dll加载device.dll, device.dll加载devmgr.dll, 这个就是负责加载, 卸载, 管理流驱动的. 设 备管理器找到HKLM/Drivers/BuiltIn下BusEnum.dll加载, 这是一个总线枚举驱动, 依照ORDER值指示的加载顺序,它来完成后续的加载工作, 也是使用ActiveDevice来加载.设备管理器加载smflash驱动的时候，调用DSK_Init函数，这个函数在falmain.cpp下面定义，下面是其中一部分
图2
下面来看GetFMDInterface函数是如何或去FMD提供的接口函数的
图3
到此FAL层已经获得FMD层提供的函数接口，结构体FMDInterface在public/common/oak/inc/fmd.h中定义，如下：
图4
3.2 FMD层提供的函数接口
3.2.1 PVOID FMD_Init(LPCTSTR lpActiveReg, PPCI_REG_INFO pRegIn, PPCI_REG_INFO pRegOut)
FMD_Init是Flash设备的初始化函数。在WinCE启动的时候，要加载Flash驱动时，首先调用这个函数对flash设备进行初始化。如果你的系统中有nandflash的controller，那么你需要在这里对你的nandflash controller进行初始化。如果没有的话，你需要针对你的硬件设计进行相关的片选，时序等进行配置。返回一个handle表示成功，这个handle将被FMD_Deinit(..)函数用到，如果返回NULL表示失败。下面来看看FMD_Init的函数体：
图5
nand flash控制器参数TACLS、TWRPH0和TWRPH1的确定，可以参考我另一篇博文：
http://blog.csdn.net/LoongEmbedded/archive/2010/10/14/5939912.aspx，下面先来了解读取K9F1G08U0B的ID，读取K9F1G08U0B芯片ID操作首先需要写入读ID命令(0x90)，然后再写入0x00地址，就可以读取到一共五个周期的芯片ID，第一个周期为厂商ID，第二个周期为设备ID，第三个周期至第五个周期包括了一些具体的该芯片信息，K9F1G08U0B关于读取ID的操作如下图：
图6
那么函数ReadFlashID是如何实现的呢，见下图：
图7
接下来继续看FMD_Init函数的后半部分：
图8
3.2.2 BOOL FMD_Deinit(PVOID hFMD)
这个函数在nandflash驱动卸载的时候被调用，参数就是FMD_Init函数返回的Handle.一般在这个函数里面，你可以释放一些用到的资源，然后关闭nandflash controller，但是这里的FMD_Denit函数只是简单返回TRUE，所以就不做介绍了。
3.2.3 BOOL FMD_ReadSector(SECTOR_ADDR startSectorAddr, LPBYTE pSectorBuff, PSectorInfo pSectorInfoBuff, DWORD dwNumSectors)
这个函数用于读nandflash的一个扇区。对于nandflash来说，分大page和小page，大page是2048个bytes一页，小page是512个bytes一页。所以大page每个扇区有2048 bytes，小page每个扇区有512 bytes。
startSectorAddr： nandflash物理扇区的起始地址，对于nandflash来说，就是nandflash中从哪个page开始。
pSectorBuff：扇区数据buffer，从nandflash中读出的每一个扇区的数据都存放在这个buffer中。
pSectorInfoBuff：扇区信息buffer，一般每个扇区的信息会被保存在nandflash的带外数据中，针对小page，带外数据有16 bytes，大page有64 bytes。从nandflash的带外数据将该扇区的相关信息读出来，存放在这个buffer中。
dwNumSectors：读取多少个扇区，对于nandflash来说相当于读取多少个page。
因为本驱动的nandflash是大页面的，FMD_ReadSector函数 调用FMD_LB_ReadSector函数来实现，在看read操作的代码之前先看K9F1G08U0B读操作的时序要求：
图9
下面来看FMD_LB_ReadSector函数的实现：
图10
接着看此函数的实现部分：
图11
接下来就开始读取页数据了，先来看看K9F1G08U0B对随即读取页数据的时序图
图12
下面看看其实现的代码
图13
下图是S3C2443 nandflash控制器中关于NFMECCD0和NFMECCD1寄存器的描述
图14
3.2.4 BOOL FMD_WriteSector(SECTOR_ADDR startSectorAddr, LPBYTE pSectorBuff, PSectorInfo pSectorInfoBuff,DWORD dwNumSectors)
该函数用于写nandflash的一页。参数和上面的FMD_ReadSector的参数意思一样，就不多说了。FMD_WriteSector 函数会调用FMD_LB_WriteSector函数来写数据，下面先来看K9F1G08U0B页编程的时序图：
图15
接下来来看这个函数的实现部分：
图16
接着看此函数体
图17
继续，结合我的博文http://blog.csdn.net/LoongEmbedded/archive/2010/11/17/6015302.aspx可以更好去理解
图18
继续
图19
下图是K9F1G08U0B中关于编程和读状态操作的时序图
图20
3.2.5 BOOL FMD_EraseBlock(BLOCK_ID blockID)
该函数用于擦除nandflash中一个block，参数为要擦除nandflash的block地址，也就是第几个block。这个函数的详细描述见我的另一篇博文：
http://blog.csdn.net/LoongEmbedded/archive/2010/11/17/6015302.aspx
3.2.6 DWORD FMD_GetBlockStatus(BLOCK_ID blockID)
该函数获得nandflash中某一个block的状态。参数为nandflash的block地址。由于nandflash中可能有坏块，所以针对nandflash，这个函数首先会检查当前块是否是坏块，这个一般通过读取当前block的第0个page和第1个page的带外数据。对于小page nandflash一般是读取第5个byte，对于大page nandflash一般读取第0个byte，如果不为0xff表示该块是坏块。当然，至于具体该读哪个byte，最好还是看一下所用nandflash的datasheet，确认一下，不同的厂家可能有所不同。如果发现该块是坏块，应该返回BLOCK_STATUS_BAD。如果不是坏块，需要读取这个块的起始扇区的扇区信息。如果读该扇区信息出错，应该返回BLOCK_STATUS_UNKNOWN，否则，判断独到的信息，返回相应结果。
这个函数的详细描述见我的另一篇博文：
http://blog.csdn.net/LoongEmbedded/archive/2010/11/17/6015302.aspx
3.2.7 BOOL FMD_SetBlockStatus(BLOCK_ID blockID, DWORD dwStatus)
该函数设置nandflash某个block的状态，第一个参数是nandflash的block地址，第二个是要设置的状态。在这个函数中，首先检查dwStatus是不是BLOCK_STATUS_BAD，如果是就对nandflash作坏块标记，如果不是，就将dwStatus写到该block的第0个page的扇区info中。这个函数和上面的函数正好是相反的。对于大页面的nandflash，FMD_SetBlockStatus函数调用FMD_LB_SetBlockStatus函数来实现，下面来看函数体
图21
下面就来看看LB_MarkBlockBad函数是如何把一块标识为坏块的。
图22
3.2.8 BOOL FMD_GetInfo(PFlashInfo pFlashInfo)
该函数用于返回flash的信息。其中pFlashInfo是一个包含flash信息的结构。在public/common/oak/inc/fmd.h下有定义：
typedef enum _FLASH_TYPE { NAND, NOR } FLASH_TYPE;
typedef struct _FlashInfo
{
FLASH_TYPE flashType;
DWORD dwNumBlocks;
DWORD dwBytesPerBlock;
WORD wSectorsPerBlock;
WORD wDataBytesPerSector;
}FlashInfo, *PFlashInfo;
其中
flashType：flash的类型，对于nandflash来说，应该是NAND。
dwNumBlocks：flash中总共有多少个block，查一下所用的nandflash的datasheet就知道了，在此为1024.
dwBytesPerBlock：每个block中包含多少个bytes，在此为2112 bytes。
wSectorsPerBlock：每个block中包含多少个扇区，也就是多少页，在此为64页。
wDataBytesPerSector：一个扇区多少个bytes，对于大page是2048，对于小page是512。
下面是此函数体
图23
因为此函数和FMD_Init函数体内容差不多，可参考上面对FMD_Init函数的描述。
3.2.9 VOID FMD_PowerDown(VOID)和VOID FMD_PowerUp(VOID)
这两个函数用于电源管理。FMD_PowerDown()用于关闭flash设备电源，FMD_PowerUp()用于恢复flash设备电源。根据你所用处理器和相关硬件环境，去实现这两个函数。不实现也不会影响nandflash的使用。FMD_PowerDown函数的函数体为空，所以就没有什么介绍的了，下面看FMD_PowerUp的函数体
图24
此函数和FMD_Init函数中初始化nandflash控制器的代码是一样的，可以共用，具体需要根据CPU的nandflash控制器和具体的nandflash来设置。
3.2.10 BOOL FMD_OEMIoControl(DWORD dwIoControlCode, PBYTE pInBuf, DWORD nInBufSize,
PBYTE pOutBuf, DWORD nOutBufSize, PDWORD pBytesReturned)
就像很多的IOControl函数一样，根据不同的case，实现相应的功能。针对nandflash来说，这里面的case不一定都需要实现。事实上，如果什么都没有实现，也不影响nandflash的使用。在WinCE的文档中，定义了一些需要实现的case，你可以实现，也可以不去实现，下面是其函数体
图25
FAL层的DSK_Init 函数会通过调用FMD_OEMIoControl函数来获得FAL和FMD层的接口函数，这些接口函数是FMD层提供的，为什么说FMD_OEMIoControl函数可以不是对IOCTL_FMD_GET_INTERFACE这个case的支持呢？因为DSK_Init函数在发现在调用FMD_OEMIoControl函数的时候如发现不支持IOCTL_FMD_GET_INTERFACE这个case，那么DSK_Init函数会自己用FMD层的接口函数来为其全局结构体变量FMD赋值，见图3。
参考的链接：
Windows CE下的FMD接口实现文件与FAL.LIB的链接
http://www.cnblogs.com/xilentz/archive/2010/05/31/1747839.html
WinCE NAND flash – FAL
http://blog.csdn.net/renpine/archive/2009/09/20/4572347.aspx
WinCE中nandflash驱动开发介绍
http://blog.csdn.net/zhongnanjun_3/archive/2009/03/09/3973312.aspx
s3c2440对nandflash的操作
http://www.360doc.com/content/10/1117/08/4128402_70026701.shtml
