NAND FLASH驱动程序

作者：时间：2016-11-21 来源：网络

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// 参考

* driversmtdnands3c2410.c

* driversmtdnandat91_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"

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;

static struct mtd_info *s3c_mtd;

static struct s3c_nand_regs *s3c_nand_regs;

static struct mtd_partition s3c_nand_parts[] = {

[0] = {

.name = "bootloader",

.size = 0x00040000,

.offset = 0,

[1] = {

.name = "params",

.offset = MTDPART_OFS_APPEND, //紧跟着上一个分区

.size = 0x00020000,

[2] = {

.name = "kernel",

.offset = MTDPART_OFS_APPEND,

.size = 0x00200000,

[3] = {

.name = "root",

.offset = MTDPART_OFS_APPEND,

.size = MTDPART_SIZ_FULL, //剩下的所有空间都是"root"分区

}

};

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);

}

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;

}

static int s3c2440_dev_ready(struct mtd_info *mtd)

{

return (s3c_nand_regs->nfstat & (1<<0));

}

static int s3c_nand_init(void)

{

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));

// 2. 设置nand_chip */

/ 设置nand_chip是给nand_scan函数使用的, 如果不知道怎么设置, 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,判断状态的功能

s3c_nand->select_chip = s3c2440_select_chip;

s3c_nand->cmd_ctrl = s3c2440_cmd_ctrl;

s3c_nand->IO_ADDR_R = &s3c_nand_regs->nfdata;

s3c_nand->IO_ADDR_W = &s3c_nand_regs->nfdata;

s3c_nand->dev_ready = s3c2440_dev_ready;

s3c_nand->ecc.mode = NAND_ECC_SOFT;

// 3. 硬件相关的设置: 根据NAND FLASH的手册设置时间参数

// 使能NAND FLASH控制器的时钟

clk = clk_get(NULL, "nand");

clk_enable(clk);

// HCLK=100MHz

* TACLS: 发出CLE/ALE之后多长时间才发出nWE信号, 从NAND手册可知CLE/ALE与nWE可以同时发出,所以TACLS=0

* TWRPH0: nWE的脉冲宽度, HCLK x ( TWRPH0 + 1 ), 从NAND手册可知它要>=12ns, 所以TWRPH0>=1

* TWRPH1: nWE变为高电平后多长时间CLE/ALE才能变为低电平, 从NAND手册可知它要>=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;

nand_scan(s3c_mtd, 1); // 识别NAND FLASH, 构造mtd_info ,最大芯片个数1

// 5. add_mtd_partitions

add_mtd_partitions(s3c_mtd, s3c_nand_parts, 4); //分区数4

//add_mtd_device(s3c_mtd); //整个nand flash 作为一个分区使用

return 0;

}

static void s3c_nand_exit(void)

{

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");

=================================================================

NAND FLASH是一个存储芯片

那么: 这样的操作很合理"读地址A的数据，把数据B写到地址A"

问1. 原理图上NAND FLASH和S3C2440之间只有数据线，

怎么传输地址？

答1．在DATA0～DATA7上既传输数据，又传输地址

当ALE为高电平时传输的是地址，

问2. 从NAND FLASH芯片手册可知，要操作NAND FLASH需要先发出命令

怎么传入命令？

答2．在DATA0～DATA7上既传输数据，又传输地址，也传输命令

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

问3. 数据线既接到NAND FLASH，也接到NOR FLASH，还接到SDRAM、DM9000等等

那么怎么避免干扰？

答3. 这些设备，要访问之必须"选中"，

没有选中的芯片不会工作，相当于没接一样

问4. 假设烧写NAND FLASH，把命令、地址、数据发给它之后，

NAND FLASH肯定不可能瞬间完成烧写的，

怎么判断烧写完成？

答4. 通过状态引脚RnB来判断：它为高电平表示就绪，它为低电平表示正忙

问5. 怎么操作NAND FLASH呢？

答5. 根据NAND FLASH的芯片手册，一般的过程是：

发出命令

发出地址

发出数据/读数据

NAND FLASH S3C2440

发命令选中芯片

CLE设为高电平 NFCMMD=命令值

在DATA0~DATA7上输出命令值

发出一个写脉冲

发地址选中芯片 NFADDR=地址值

ALE设为高电平

在DATA0~DATA7上输出地址值

发出一个写脉冲

发数据选中芯片 NFDATA=数据值

ALE,CLE设为低电平

在DATA0~DATA7上输出数据值

发出一个写脉冲

读数据选中芯片 val=NFDATA

发出读脉冲

读DATA0~DATA7的数据

用UBOOT来体验NAND FLASH的操作：

1. 读ID

S3C2440 u-boot

选中 NFCONT的bit1设为0 md.l 0x4E000004 1; mw.l 0x4E000004 1

发出命令0x90 NFCMMD=0x90 mw.b 0x4E000008 0x90

发出地址0x00 NFADDR=0x00 mw.b 0x4E00000C 0x00

读数据得到0xEC val=NFDATA md.b 0x4E000010 1

读数据得到device code val=NFDATA md.b 0x4E000010 1

0xda

退出读ID的状态 NFCMMD=0xff mw.b 0x4E000008 0xff

2. 读内容: 读0地址的数据

使用UBOOT命令:

nand dump 0

Page 00000000 dump:

17 00 00 ea 14 f0 9f e5 14 f0 9f e5 14 f0 9f e5

S3C2440 u-boot

选中 NFCONT的bit1设为0 md.l 0x4E000004 1; mw.l 0x4E000004 1

发出命令0x00 NFCMMD=0x00 mw.b 0x4E000008 0x00

发出地址0x00 NFADDR=0x00 mw.b 0x4E00000C 0x00

发出命令0x30 NFCMMD=0x30 mw.b 0x4E000008 0x30

读数据得到0x17 val=NFDATA md.b 0x4E000010 1

读数据得到0x00 val=NFDATA md.b 0x4E000010 1

读数据得到0xea val=NFDATA md.b 0x4E000010 1

退出读状态 NFCMMD=0xff mw.b 0x4E000008 0xff

NAND FLASH驱动程序层次

看内核启动信息

s3c2440-nand s3c2440-nand: Tacls=3, 30ns Twrph0=7 70ns, Twrph1=3 30ns

NAND device: Manufacturer ID: 0xec, Chip ID: 0xda (Samsung NAND 256MiB 3,3V 8-bit)

Scanning device for bad blocks

Bad eraseblock 256 at 0x02000000

Bad eraseblock 257 at 0x02020000

Bad eraseblock 319 at 0x027e0000

Bad eraseblock 606 at 0x04bc0000

Bad eraseblock 608 at 0x04c00000

Creating 4 MTD partitions on "NAND 256MiB 3,3V 8-bit":

0x00000000-0x00040000 : "bootloader"

0x00040000-0x00060000 : "params"

0x00060000-0x00260000 : "kernel"

0x00260000-0x10000000 : "root"

搜"S3C24XX NAND Driver"

S3c2410.c (driversmtdnand)

s3c2410_nand_inithw

s3c2410_nand_init_chip

nand_scan // drivers/mtd/nand/nand_base.c 根据nand_chip的底层操作函数识别NAND FLASH，构造mtd_info

nand_scan_ident

nand_set_defaults

if (!chip->select_chip)

chip->select_chip = nand_select_chip; // 默认值不适用

if (chip->cmdfunc == NULL)

chip->cmdfunc = nand_command;

chip->cmd_ctrl(mtd, command, ctrl);

if (!chip->read_byte)

chip->read_byte = nand_read_byte;

readb(chip->IO_ADDR_R);

if (chip->waitfunc == NULL)

chip->waitfunc = nand_wait;

chip->dev_ready

nand_get_flash_type

chip->select_chip(mtd, 0);

chip->cmdfunc(mtd, NAND_CMD_READID, 0x00, -1);

*maf_id = chip->read_byte(mtd);

dev_id = chip->read_byte(mtd);

nand_scan_tail

mtd->erase = nand_erase;

mtd->read = nand_read;

mtd->write = nand_write;

s3c2410_nand_add_partition

add_mtd_partitions

add_mtd_device

list_for_each(this, &mtd_notifiers) { // 问. mtd_notifiers在哪设置

// 答. drivers/mtd/mtdchar.c,mtd_blkdev.c调用register_mtd_user

struct mtd_notifier *not = list_entry(this, struct mtd_notifier, list);

not->add(mtd);

// mtd_notify_add 和 blktrans_notify_add

先看字符设备的mtd_notify_add

class_device_create

再看块设备的blktrans_notify_add

list_for_each(this, &blktrans_majors) { // 问. blktrans_majors在哪设置

// 答. driversmtdmdblock.c或mtdblock_ro.c register_mtd_blktrans

struct mtd_blktrans_ops *tr = list_entry(this, struct mtd_blktrans_ops, list);

tr->add_mtd(tr, mtd);

mtdblock_add_mtd (driversmtdmdblock.c)

add_mtd_blktrans_dev

alloc_disk

gd->queue = tr->blkcore_priv->rq; // tr->blkcore_priv->rq = blk_init_queue(mtd_blktrans_request, &tr->blkcore_priv->queue_lock);

add_disk

测试4th:

1. make menuconfig去掉内核自带的NAND FLASH驱动

-> Device Drivers

-> Memory Technology Device (MTD) support

-> NAND Device Support

< > NAND Flash support for S3C2410/S3C2440 SoC

2. make uImage

使用新内核启动, 并且使用NFS作为根文件系统，因为之前根文件系统在nand flash上面，现在内核去除了nand flash的驱动，内核就无法访问根文件系统了。

3. insmod s3c_nand.ko

4. 格式化 (参考下面编译工具)

flash_eraseall /dev/mtd3 //擦除后本身就格式化成 yaffs文件系统，所以不用再格式化了

5. 挂接

mount -t yaffs /dev/mtdblock3 /mnt

6. 在/mnt目录下建文件

编译工具：

1. tar xjf mtd-utils-05.07.23.tar.bz2

2. cd mtd-utils-05.07.23/util

修改Makefile:

#CROSS=arm-linux-

改为

CROSS=arm-linux-

3. make

4. cp flash_erase flash_eraseall /work/nfs_root/first_fs/bin/

flash_erase:只擦除一个扇区

flash_eraseall:整个分区都擦除掉

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