15、NAND FLASH驱动程序框架

驱动可以参考At91_nand.c,这个比S3c2410.c (drivers\mtd\nand)简单多了

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（memory display读 ；memory write写）
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

（nandflash用五个字节表示地址）

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
发出地址0x00                           NFADDR=0x00                     mw.b 0x4E00000C 0x00
发出地址0x00                          NFADDR=0x00 　　　　　　 mw.b 0x4E00000C 0x00
发出地址0x00                          NFADDR=0x00 　　　　　　 mw.b 0x4E00000C 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0x00 　　　　　　 val=NFDATA 　　　　　　　　 md.b 0x4E000010 1
读数据得到0xea v　　　　　　al=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
S3C24XX NAND Driver, (c) 2004 Simtec Electronics
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"

sourceinsight工程中搜"S3C24XX NAND Driver"
S3c2410.c (drivers\mtd\nand)

s3c2410_nand_inithw   //初始化硬件，主要关于时钟频率计算及启用nand flash控制器，设置TACLS 、TWRPH0、TWRPH1通信时序等

s3c2410_nand_init_chip　　//初始化芯片，设置nand_chip结构体的一些参数，比如读写寄存器或者函数
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);

　　　　　　//接下来在nand_flash_ids这个数字中根据dev_id找到一项，打印，在内核启动信息中可以发现这项信息
　　nand_scan_tail
　　　　　mtd->erase = nand_erase;
　　　　　mtd->read = nand_read;
　　　　　mtd->write = nand_write;
s3c2410_nand_add_partition　　//添加分区
　　add_mtd_partitions
　　　　add_mtd_device
　　　　　　list_for_each(this, &mtd_notifiers) { // 问. mtd_notifiers在哪设置（对mtd_notifiers链表里的每一项调用add函数）（在本.c文件中找mtd_notifiers，看其在哪里被设置，发现是在register_mtd_user函数中，在找工程中这个函数被谁调用）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　// 答. drivers/mtd/mtdchar.c,mtd_blkdev.c调用register_mtd_user，这两个问题的初始化函数可以看出字符设备和块设备的框架
　　　　　　　　struct mtd_notifier *not = list_entry(this, struct mtd_notifier, list);
　　　　　　　　not->add(mtd);
　　　　　　　　// mtd_notify_add 和 blktrans_notify_add（这两个就是add函数，包含着两个函数的结构体作为参数被register_mtd_user调用）
　　　　　　　　先看字符设备的mtd_notify_add
　　　　　　　　　　class_device_create
　　　　　　　　　　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（对blktrans_majors链表里的每一项调用add_mtd函数）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　// 答. drivers\mtd\mdblock.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 (drivers\mtd\mdblock.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

在驱动了的开发板上运行 ls /dev/mtd* 指令，可以看到nand flash既可以当做字符设备，也可以作为块设备

怎么写驱动

1、分配一个nand_chip结构体

2、设置nand_chip结构体

3、硬件相关设置

4、使用核心层提供的nand_scan和add_mtd_partitions函数（add_mtd_device可以代替add_mtd_partitions，但是该函数使用后nandflash不能分区了）

（mtd_info结构体必须使用kzalloc申请，用kmalloc在驱动安装的时候会产生段错误，原因还不清楚）

（nand_scan会根据nand_chip设置一个mtd_info结构体，里面有读写、擦除等函数，drivers/mtd/mtdchar.c中当通过字符设备方式访问块设备时，比如read，就是找到这个mtd_info结构体里面的读函数）

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
3. insmod s3c_nand.ko

　　ls -l　/dev/mtd*
4. 格式化 (参考下面编译工具)
flash_eraseall /dev/mtd3 // 查完就是yaffs文件系统

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/