NandFlash驱动超详细分析（一）

今天学习了NandFlash的驱动，硬件操作非常简单，就是这个linux下的驱动比较复杂，主要还是MTD层的问题，用了一下午时间整理出来一份详细的分析，只是分析函数结构和调用关系，具体代码实现就不看了，里面有N个结构体，搞得我头大。

我用linux2.6.25内核，2440板子，先从启动信息入手。

内核启动信息，NAND部分：

S3C24XX NAND Driver, (c) 2004 Simtec Electronics

s3c2440-nand s3c2440-nand: Tacls=2, 20ns Twrph0=3 30ns, Twrph1=2 20ns

NAND device: Manufacturer ID: 0xec, Chip ID: 0x76 (Samsung NAND 64MiB 3,3V 8-bit)

Scanning device for bad blocks

Creating 3 MTD partitions on "NAND 64MiB 3,3V 8-bit":

0x00000000-0x00040000 : "boot"

0x0004c000-0x0024c000 : "kernel"

0x0024c000-0x03ffc000 : "yaffs2"

第一行，在driver/mtd/nand/s3c2410.c中第910行，s3c2410_nand_init函数：

printk("S3C24XX NAND Driver, (c) 2004 Simtec Electronicsn");

行二行，同一文件，第212行，s3c2410_nand_inithw函数：

dev_info(info->device, "Tacls=%d, %dns Twrph0=%d %dns, Twrph1=%d %dnsn", tacls, to_ns(tacls, clkrate), twrph0, to_ns(twrph0, clkrate), twrph1, to_ns(twrph1, clkrate));

第三行，在driver/mtd/nand/nand_base.c中第2346行，

printk(KERN_INFO "NAND device: Manufacturer ID:" " 0x%02x, Chip ID: 0x%02x (%s %s)n", *maf_id, dev_id, nand_manuf_ids[maf_idx].name, type->name);

第四行，在driver/mtd/nand/nand_bbt.c中第380行，creat_bbt函数：

Printk(KERN INFO " Scanning device for bad blocks n");

第五行，在driver/mtd/mtdpart.c中第340行，add_mtd_partitions函数：

printk (KERN_NOTICE "Creating %d MTD partitions on "%s":n", nbparts, master->name);

下面三行，是flash分区表，也在mtdpart.c同一函数中，第430行：

printk (KERN_NOTICE "0x%08x-0x%08x : "%s"n", slave->offset, slave->offset + slave->mtd.size, slave->mtd.name);

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。

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：

struct mtd_info {

u_char type;//MTD设备类型

u_int32_t flags;//MTD设备属性标志

u_int32_t size;//标示了这个mtd设备的大小

u_int32_t erasesize;//MTD设备的擦除单元大小，对于NandFlash来说就是Block的大小

u_int32_t oobblock;//oob区在页内的位置，对于512字节一页的nand来说是512

u_int32_t oobsize;//oob区的大小，对于512字节一页的nand来说是16

u_int32_t ecctype;//ecc校验类型

u_int32_t eccsize;//ecc的大小

char *name;//设备的名字

int index;//设备在MTD列表中的位置

struct nand_oobinfo oobinfo; //oob区的信息，包括是否使用ecc，ecc的大小

//以下是关于mtd的一些读写函数，将在nand_base中的nand_scan中重载

int (*erase)

int (*read)

int (*write)

int (*read_ecc)

int (*write_ecc)

int (*read_oob)

int (*read_oob)

void *priv;//设备私有数据指针，对于NandFlash来说指nand芯片的结构

下面看nand_chip结构，在include/linux/mtd/nand.h中定义：

struct nand_chip {

void__iomem*IO_ADDR_R;//这是nandflash的读写寄存器

void__iomem*IO_ADDR_W;

//以下都是nandflash的操作函数，这些函数将根据相应的配置进行重载

u_char(*read_byte)(struct mtd_info *mtd);

void(*write_byte)(struct mtd_info *mtd, u_char byte);

u16(*read_word)(struct mtd_info *mtd);

void(*write_word)(struct mtd_info *mtd, u16 word);

void(*write_buf)(struct mtd_info *mtd, const u_char *buf, int len);

void(*read_buf)(struct mtd_info *mtd, u_char *buf, int len);

int(*verify_buf)(struct mtd_info *mtd, const u_char *buf, int len);

void(*select_chip)(struct mtd_info *mtd, int chip);

int(*block_bad)(struct mtd_info *mtd, loff_t ofs, int getchip);

int(*block_markbad)(struct mtd_info *mtd, loff_t ofs);

void(*hwcontrol)(struct mtd_info *mtd, int cmd);

int(*dev_ready)(struct mtd_info *mtd);

void(*cmdfunc)(struct mtd_info *mtd, unsigned command, int column, int page_addr);

int(*waitfunc)(struct mtd_info *mtd, struct nand_chip *this, int state);

int(*calculate_ecc)(struct mtd_info *mtd, const u_char *dat, u_char *ecc_code);

int(*correct_data)(struct mtd_info *mtd, u_char *dat, u_char *read_ecc, u_char *calc_ecc);

void(*enable_hwecc)(struct mtd_info *mtd, int mode);

void(*erase_cmd)(struct mtd_info *mtd, int page);

int(*scan_bbt)(struct mtd_info *mtd);

inteccmode;//ecc的校验模式（软件，硬件）

intchip_delay;//芯片时序延迟参数

intpage_shift;//页偏移，对于512B/页的，一般是9

u_char*data_buf;//数据缓存区

下一篇介绍NAND具体操作。

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。

我们需要关心的是/nand/s3c2410,这个文件实现的是s3c2410/2440nandflash控制器最基本的硬件操作，读写擦除操作由上层函数完成。

s3c2410.c分析：

首先看一下要用到的结构体的注册：

struct s3c2410_nand_mtd {

struct mtd_infomtd;//mtd_info的结构体

struct nand_chipchip;//nand_chip的结构体

struct s3c2410_nand_set*set;

struct s3c2410_nand_info*info;

intscan_res;

};

enum s3c_cpu_type {//用来枚举CPU类型

TYPE_S3C2410,

TYPE_S3C2412,

TYPE_S3C2440,

};

struct s3c2410_nand_info {

/* mtd info */

struct nand_hw_controlcontroller;

struct s3c2410_nand_mtd*mtds;

struct s3c2410_platform_nand*platform;

/* device info */

struct device*device;

struct resource *area;