块设备驱动之NAND FLASH驱动程序
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一.框架总结
二.硬件原理
相比于nor flash。我们能够清楚的看出引脚少了非常多,主要是输入输出引脚进行了复用。如今我说下各引脚的用途。
a.LDATA0~LDATA7这8个引脚为输入输出引脚。
命令、地址、数据的传输都是由这8个引脚实现的(引脚复用,节约引脚)。
b.RnB:此引脚用来判忙。由于命令、数据、地址发出去和收到时候不能立马就完毕。须要一个时间。
此引脚为高电平时表示就绪,低电平时候表示正忙。
c.nFCE、nFWE、nFCE各自是芯片使能、写使能、和读使能。举个样例,就是说假如你想读数据、命令、地址时候。
必须先使能nFCE、nFCE(就是这两个引脚为低电平)。
d.CLE、ALE两个引脚是指令锁时能和数据锁使能。
使用方法:当ALE为高电平时传输的是地址,当CLE为高电平时传输的是命令。当ALE和CLE都为低电平时传输的是数据。
三.驱动程序
/* 參考 * drivers\mtd\nand\s3c2410.c * drivers\mtd\nand\at91_nand.c */ #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> /*用到的寄存器*/ struct s3c_nand_regs { unsigned long nfconf ; 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 nand_chip *s3c_nand; //nand_chip结构体 static struct mtd_info *s3c_mtd; static struct s3c_nand_regs *s3c_nand_regs; static struct mtd_partition s3c_nand_parts[] = { [0] = { .name = "bootloader", //名字 .size = 0x00040000, //大小 .offset = 0, //偏移值 }, [1] = { .name = "params", .offset = MTDPART_OFS_APPEND, //紧跟上面分区 .size = 0x00020000, }, [2] = { .name = "kernel", .offset = MTDPART_OFS_APPEND, .size = 0x00200000, }, [3] = { .name = "root", .offset = MTDPART_OFS_APPEND, .size = MTDPART_SIZ_FULL, } }; /*推断是否选中*/ static void s3c2440_select_chip(struct mtd_info *mtd, int chipnr) { if (chipnr == -1) { /* 取消选中: NFCONT[1]设为1 */ s3c_nand_regs->nfcont |= (1<<1); } else { /* 选中: NFCONT[1]设为0 */ s3c_nand_regs->nfcont &= ~(1<<1); } } /*推断发命令,还是地址*/ static void s3c2440_cmd_ctrl(struct mtd_info *mtd, int dat, unsigned int ctrl) { if (ctrl & NAND_CLE) { /* 发命令: NFCMMD=dat */ s3c_nand_regs->nfcmd = dat; } else { /* 发地址: NFADDR=dat */ s3c_nand_regs->nfaddr = dat; } } /*推断状态*/ static int s3c2440_dev_ready(struct mtd_info *mtd) { return (s3c_nand_regs->nfstat & (1<<0)); } static int s3c_nand_init(void) //入口函数 { struct clk *clk; /* 1. 分配一个nand_chip结构体 */ s3c_nand = kzalloc(sizeof(struct nand_chip), GFP_KERNEL); s3c_nand_regs = ioremap(0x4E000000, sizeof(struct s3c_nand_regs)); //映射寄存器 /* 2. 设置nand_chip */ /* 设置nand_chip是给nand_scan函数使用的, 假设不知道怎么设置, 先看nand_scan怎么使用 * 它应该提供:选中,发命令,发地址,发数据,读数据,推断状态的功能 */ s3c_nand->select_chip = s3c2440_select_chip; //推断选中 s3c_nand->cmd_ctrl = s3c2440_cmd_ctrl; //发命令。还是地址 s3c_nand->IO_ADDR_R = &s3c_nand_regs->nfdata; //读数据 s3c_nand->IO_ADDR_W = &s3c_nand_regs->nfdata; //写数据 s3c_nand->dev_ready = s3c2440_dev_ready; //推断状态 s3c_nand->ecc.mode = NAND_ECC_SOFT; //设置ECC /* 3. 硬件相关的设置: 依据NAND FLASH的手冊设置时间參数 */ /* 使能NAND FLASH控制器的时钟 */ clk = clk_get(NULL, "nand"); clk_enable(clk); /* CLKCON'bit[4] */ /* HCLK=100MHz * TACLS: 发出CLE/ALE之后多长时间才发出nWE信号, 从NAND手冊可知CLE/ALE与nWE能够同一时候发出,所以TACLS=0 * TWRPH0: nWE的脉冲宽度, HCLK x ( TWRPH0 + 1 ), 从NAND手冊可知它要>=12ns, 所以TWRPH0>=1 * TWRPH1: nWE变为高电平后多长时间CLE/ALE才干变为低电平, 从NAND手冊可知它要>=5ns, 所以TWRPH1>=0 */ #define TACLS 0 #define TWRPH0 1 #define TWRPH1 0 s3c_nand_regs->nfconf = (TACLS<<12) | (TWRPH0<<8) | (TWRPH1<<4); /* NFCONT: * BIT1-设为1, 取消片选 * BIT0-设为1, 使能NAND FLASH控制器 */ s3c_nand_regs->nfcont = (1<<1) | (1<<0); /* 4. 使用: nand_scan */ s3c_mtd = kzalloc(sizeof(struct mtd_info), GFP_KERNEL); s3c_mtd->owner = THIS_MODULE; s3c_mtd->priv = s3c_nand; //设置私有数据 nand_scan(s3c_mtd, 1); /* 识别NAND FLASH, 构造mtd_info */ /* 5. add_mtd_partitions 加入分区*/ add_mtd_partitions(s3c_mtd, s3c_nand_parts, 4); //add_mtd_device(s3c_mtd); 整个flash仅仅有一个分区 return 0; } static void s3c_nand_exit(void) //出口函数 { del_mtd_partitions(s3c_mtd); kfree(s3c_mtd); iounmap(s3c_nand_regs); kfree(s3c_nand); } module_init(s3c_nand_init); module_exit(s3c_nand_exit); MODULE_LICENSE("GPL");
四.驱动分析
1.总体分析
1.1分配一个nand_chip结构体并映射相关寄存器
1.2设置nand_chip(设置nand_chip是给nand_scan函数使用的, 假设不知道怎么设置, 先看nand_scan怎么使用。它应该提供:选中,发命令,发地址,发数据,读数据,推断状态的功能)
1.3硬件相关的设置: 依据NAND FLASH的手冊设置时间參数
1.4使用: nand_scan
1.5add_mtd_partitions 加入分区(分区在s3c_nand_parts结构体中进行设置)
2.寄存器介绍
2.1 NFSTAT(状态寄存器。主要判忙)
s3c_nand->dev_ready = s3c2440_dev_ready; //推断状态
2.2 NFCMMD(命令寄存器)和NFADDR(地址寄存器)
static void s3c2440_cmd_ctrl(struct mtd_info *mtd, int dat, unsigned int ctrl) { if (ctrl & NAND_CLE) { /* 发命令: NFCMMD=dat */ s3c_nand_regs->nfcmd = dat; } else { /* 发地址: NFADDR=dat */ s3c_nand_regs->nfaddr = dat; } }
2.3 NFCONT(控制寄存器)
/* NFCONT: BIT1-设为1, 取消片选。 BIT0-设为1, 使能NAND FLASH控制器*/ s3c_nand_regs->nfcont = (1<<1) | (1<<0);
2.4 NFCONF(配置寄存器)
/* HCLK=100MHz * TACLS: 发出CLE/ALE之后多长时间才发出nWE信号, 从NAND手冊可知CLE/ALE与nWE能够同一时候发出,所以TACLS=0 * TWRPH0: nWE的脉冲宽度, HCLK x ( TWRPH0 + 1 ), 从NAND手冊可知它要>=12ns, 所以TWRPH0>=1 * TWRPH1: nWE变为高电平后多长时间CLE/ALE才干变为低电平, 从NAND手冊可知它要>=5ns, 所以TWRPH1>=0 */ #define TACLS 0 #define TWRPH0 1 #define TWRPH1 0 s3c_nand_regs->nfconf = (TACLS<<12) | (TWRPH0<<8) | (TWRPH1<<4);
左图为2440nand时序。右面为nand手冊要求时序。最后一个图为详细数值。
以下这三个图计算最小值。
TACLS = tCLS-tWP=12-12=0
TWRPH0= tWP =12
TWRPH1= tCLH =5
3.ECC校验
因为Nand flash的工艺特性。所以nand flash有一个缺点就是位反转。所以增加了ECC校验。
详细怎么实现呢?
nand flash的存储是以页为单位的。它在每页的后面增加了OOB(16字节),这里面存的就是ECC的值。怎样工作?
a.写每页的时候生成ECC,将ECC写入OBB
b.当读每页的时候先算出ECC,然后读OBB的ECC。两个ECC进行比較。
详细的算法实现比較复杂,我在这里仅仅是简单的说一下,有兴趣的能够深入研究。
參考:韦东山视频第二期