25.Linux-Nor Flash驱动(详解)
1.nor硬件介绍:
从原理图中我们能看到NOR FLASH有地址线，有数据线，它和我们的SDRAM接口相似,能直接读取数据，但是不能像SDRAM直接写入数据,需要有命令才行
1.1其中我们2440的地址线共有27根(LADDR0~26),为什么是27根?
因为2440共有7个bank内存块,每个bank=128MB=(2^27)B,所以共有27根数据线
1.2为什么Nor Flash的地址线A0是接在2440的LADDR1上?
因为Nor Flash的数据共有16位,也就是每个地址保存了2B数据,而我们的2440每个地址是保存的1B数据,
比如:
当2440访问0X00地址时,就会读取到Nor上0地址的2B数据,然后2440的内存控制器会根据0x00来找到低8位字节,并返回给CPU,
当2440访问0x01地址时,由于2440的LADDR0线未接,所以还是访问Nor的0地址上的2B数据,然后内存控制器会根据0x01来找到高8位字节,并返回给CPU
1.3 nand和nor区别:
nor flash在价格上比nand贵,且容量很小 ,擦除和写数据都慢,好处在于接口简单,稳定,无位反转,坏块,常用于保存关键数据,而nand flash常用于保存大容量数据
在2440中是通过硬件开关来设置OM0为Nand启动还是Nor启动,如下图所示:
OM0具体参数如下所示,其中2440的OM1引脚默认接地
对于nand启动:OM0接地,nand flash的开始4KB会自动地被加载到2440内置的SRAM缓存器中,就可以直接读写
对于nor启动:OM0接高,2440访问的内存就是nor flash,可以直接读,但是不能直接写
2.nor flash命令如下所示(参考MX29LV160DBTI.pdf)
其中word是针对16位nand,byte针对8位nand.
由于我们2440的flash型号是MX29LV160DB,所以设备ID为0x2249
2.1 比如,当我们要program(往0x20地址写入0xff数据)时
需要以下3步:
1.发送解锁地址:
往nor地址0x555写入0xAA
往nor地址0x2AA写入0x55
2.发送命令:
往nor地址0x555写入0xA0 //进入program模式
3.写数据:
往nor地址0x20(PA)写入0xff(PD) //往0x20写入0xff
(接下来就会一直是program模式,执行reset模式便可以退出)
2.2该NOR有两种规范, jedec, cfi(common flash interface)
jedec
就是和nandflash的一样,通过读ID来匹配linux内核中drivers/mtd/chips/jedec_probe.c里的jedec_table[]数组,来确定norflash的各个参数(名称、容量、位宽等),如下图所示:
- [0] = MTD_UADDR_0x5555_0x2AAA
表示解锁地址为0x5555,0x2AAAM,其中数组[0],表示属于8位flash,定义如下:
- CmdSet
使用哪种命令,一般CmdSet=0xFFF0
- .NumEraseRegions= 1
只有1个不同的扇区区域
- ERASEINFO(0x10000, 64)
共有64个扇区,每个扇区都是64KB(0x10000)
cfi
就是将这些参数保存在cfi模式下指定地址中, 往nor的0x55地址写入0x98,即可进入cfi模式,
cfi模式部分命令如下图所示：
当我们在cfi模式下,比如:读取nor地址0x27处的数据,便能读到nor的容量
如下图所示,之所以地址*2,是因为nor地址线A0接在我们2440的A1上(退出cfi模式,使用复位命令即可)
读到0X15,0x15=21,如下图,刚好对应我们原理图的21根nor地址线,所以容量为2^21=2MB
2.3为什么上图的A20引脚没有接？
对于2440来讲,因为此时的A0~A19的容量刚好为2MB,与cfi模式下读取的数据一致,所以没有接A20
3.接下来便来分析如何写norflash驱动
3.1 先来回忆下之前的nandflsh驱动:
nandflsh驱动会放在内核的mtd设备中,而mtd设备知道如何通过命令/地址/数据来操作nandflash,所以我们之前的nandflash驱动只实现了硬件相关的操作(构造mtd_info,nand_chip结构体、启动nand控制器等)
同样地,norflash驱动也是放在内核的mtd设备中,mtd设备也知道对nor如何来读写擦除,只是不知道norflash的位宽(数据线个数),基地址等,所以我们的norflash驱动同样要实现硬件相关的操作,供给mtd设备调用
3.2参考内核自带的nor驱动:drivers/mtd/maps/physmap.c
进入它的init函数:
发现注册了两个platform平台设备驱动,进入physmap_flash结构体中:
发现3个未定义的变量:
CONFIG_MTD_PHYSMAP_BANKWIDTH: nandflash的字节位宽
CONFIG_MTD_PHYSMAP_START:nandflash的物理基地址
CONFIG_MTD_PHYSMAP_LEN: nandflash的容量长度
这3个变量是通过linux的menuconfig菜单配置出来的,若自己填入值,就不需要用menuconfig菜单配置了
3.3接下来我们就来配置内核,然后挂载这个内核自带的norflash驱动实验一番
3.4 首先make menuconfig,配置上面3个变量,然后设为模块
-> Device Drivers
-> Memory Technology Device (MTD) support
-> Mapping drivers for chip access //进入映射驱动
<M> CFI Flash device in physical memory map //将支持cfi的norflash设置为模块
- (0x0) Physical start address of flash mapping // 设置物理基地址
- (0x1000000) Physical length of flash mapping // 设置容量长度,必须大于等于自身nor的2MB
- (2) Bank width in octets (NEW) // 设置字节位宽,因为nor为16位,所以等于2
3.5 make modules 编译模块
如下图所示,可以看到physmap.c编译成.ko模块了
3.6 然后放在nfs目录下,启动开发板
如下图所示,insmod后打印了一串信息:
如下图所示,可以看到创建了2个mtd0字符设备,一个mtd0块设备:
4.接下来我们便分析physmap.c,如何写出norflash驱动的
其中physmap.c的probe函数如下
struct physmap_flash_info { struct mtd_info *mtd; //实现对flash的读写擦除等操作 struct map_info map; //存放硬件相关的结构体 struct resource *res; #ifdef CONFIG_MTD_PARTITIONS int nr_parts; struct mtd_partition *parts; #endif }; static const char *rom_probe_types[] = { "cfi_probe", "jedec_probe", "map_rom", NULL }; //芯片名称
... ... static int physmap_flash_probe(struct platform_device *dev) { const char **probe_type; ... ... /*1. 分配结构体*/ info = kzalloc(sizeof(struct physmap_flash_info), GFP_KERNEL); /*2.设置map_info 结构体*/ info->map.name = dev->dev.bus_id; //norflash的名字 info->map.phys = dev->resource->start; //物理基地址 info->map.size = dev->resource->end - dev->resource->start + 1; //容量长度 info->map.bankwidth = physmap_data->width; //字节位宽 info->map.virt = ioremap(info->map.phys, info->map.size); //虚拟地址
simple_map_init(&info->map); //简单初始化map_info的其它成员 probe_type = rom_probe_types; /*3. 设置mtd_info 结构体 */ /*通过probe_type指向的名称来识别芯片,当do_map_probe()函数返回NULL表示没找到*/ /*当找到对应的芯片mtd_info结构体,便返回给当前的info->mtd */ for (; info->mtd == NULL && *probe_type != NULL; probe_type++) info->mtd = do_map_probe(*probe_type, &info->map); //通过do_map_probe ()来识别芯片 if (info->mtd == NULL) { //最终还是没找到芯片,便注销之前注册的东西并退出 dev_err(&dev->dev, "map_probe failed\n"); err = -ENXIO; goto err_out; } info->mtd->owner = THIS_MODULE; /*4.添加mtd设备*/ add_mtd_device(info->mtd); return 0; err_out: physmap_flash_remove(dev); //该函数用来注销之前注册的东西 return err; }
通过上面的代码和注释分析到,和我们上一节的nandflash驱动相似,这里是设置map_info 结构体和mtd_info结构体来完成的,当我们要对norflash分区就要使用add_mtd_partitions()才行
其中当*probe_type==“cfi_probe”时:
就会通过do_map_probe("cfi_probe", &info->map)来识别芯片.
最终会进入drivers/mtd/chips/cfi_probe.c中的cfi_probe_chip()函数来进入cfi模式,读取芯片信息
当*probe_type=="jedec_probe"时:
最终会进入drivers/mtd/chips/jedec_probe.c中的jedec_probe_chip ()函数来使用读ID命令,通过ID来匹配jedec_table[]数组.
所以注册一个块设备驱动,需要以下步骤:
- 1. 分配mtd_info结构体和map_info结构体
- 2. 设置map_info 结构体
- 3. 设置mtd_info 结构体
- 4. 使用add_mtd_partitions()或者add_mtd_device()来创建MTD字符/块 设备
5.接下来我们来参考physmap.c来自己写norflah驱动
代码如下:
#include <linux/module.h> #include <linux/types.h> #include <linux/kernel.h> #include <linux/init.h> #include <linux/slab.h> #include <linux/device.h> #include <linux/platform_device.h> #include <linux/mtd/mtd.h> #include <linux/mtd/map.h> #include <linux/mtd/partitions.h> #include <asm/io.h> static struct mtd_info *mynor_mtd_info; static struct map_info *mynor_map_info; static struct mtd_partition mynor_partitions[] = { [0] = { .name = "bootloader", .size = 0x00040000, .offset = 0, }, [1] = { .name = "root", .offset = MTDPART_OFS_APPEND, .size = MTDPART_SIZ_FULL, } }; static const char *mynor_probe_types[] = { "cfi_probe", "jedec_probe",NULL}; static int mynor_init(void) { int val; /*1. 分配map_info 结构体和mtd_info结构体*/ mynor_mtd_info=kzalloc(sizeof(struct mtd_info), GFP_KERNEL); mynor_map_info=kzalloc(sizeof(struct map_info), GFP_KERNEL); /*2. 设置map_info 结构体*/ mynor_map_info->name="my_nor"; mynor_map_info->phys=0x0; //物理地址 mynor_map_info->size=0x1000000; //=16M,长度必须大于等于norflash的2M容量 mynor_map_info->bankwidth=2; //16位宽 mynor_map_info->virt = ioremap(0x0, mynor_map_info->size); //虚拟地址 simple_map_init(mynor_map_info); /*3. 设置mtd_info 结构体*/
mynor_mtd_info = do_map_probe("cfi_probe", mynor_map_info);
if (!mynor_mtd_info)
{
mynor_mtd_info = do_map_probe("jedec_probe", mynor_map_info);
}
if (!mynor_mtd_info)
{
printk("not available norflash !!!\r\n");
goto err_out;
}
mynor_mtd_info->owner=THIS_MODULE;
/*4. 使用add_mtd_partitions()或者add_mtd_device()来创建MTD字符/块 设备*/ add_mtd_partitions(mynor_mtd_info,mynor_partitions,2); return 0; err_out: iounmap(mynor_map_info->virt); //取消虚拟地址映射 kfree(mynor_map_info); kfree(mynor_mtd_info); return 0; } static void mynor_exit(void) { del_mtd_partitions(mynor_mtd_info); //卸载分区 iounmap(mynor_map_info->virt); //取消虚拟地址映射 kfree(mynor_map_info); kfree(mynor_mtd_info); } module_init(mynor_init); module_exit(mynor_exit); MODULE_LICENSE("GPL");
6.挂载驱动试验
(一定要在nor启动下挂载才行,因为2440使用nand启动时,是访问不了nor的前4k地址)
insmod挂载驱动后,如下图所示:
可以看到创建了两个分区“bootloader”,“root”,如下图所示,可以看到创建了2对mtd字符/块设备
6.1 接下来便来对root分区(mtd1)来试验(使用flash之前最好擦除一次)
步骤如下:
./flash_eraseall -j /dev/mtd1 //使用mtd-util工具的flash_eraseal命令来擦除root分区(mtd1) mount -t jffs2 /dev/mtdblock1 /mnt/ //使用mount挂载文件系统, -t:文件系统类型(type)
接下来就可以在/mnt目录下来任意读写文件了,最终会保存在flash的mtdblock1块设备中
(PS:可以参考内核自带的mtdram.c,里面是使用内存来模拟flash, 里面通过memcopy()等来实现对内存读写擦除)
下章学习 : 26.Linux-网卡驱动介绍以及制作虚拟网卡驱动(详解)
人间有真情，人间有真爱。
