关于xilinx zynq petalinux 使用32MB（W25Q256）的SPI FLSH无法正常读写16M以上内存的BUG的调试过程

最近在玩zynq petalinux时发现了一个蛋疼的BUG，我的板子使用的是W25Q256芯片，32MB容量，被我分成了u-boot，env，kernel，rootfs几个mtd块，其中的rootfs是放在flash末尾，也就是超过了spiflash一半（16MB），当系统正常启动后，挂载rootfs时始终不成功，并且使用flash_erase /dev/mtd3 这种命令对rootfs区域进行擦除时竟然把flash前面部分的u-boot和kernel给擦掉了，心里一万个MLGB，又是xilinx官方驱动有坑了，没办法，只能去啃官方代码了

首先，分析现象，启动kernel正常，而且kernel有一部分也超过了16MB地址，因此u-boot应该没问题，问题出在kernel mtd或者qspi flash驱动内。w25q芯片默认使用的是3个字节地址寻址，3个字节最大只能16MB，因此要寻址超过16MB时需要增长寻址位数，在w25q256中增加寻址位数有两种方式，一种是直接切换为4直接寻址，有专门的命令切换，切换后读写命令都使用4直接地址。第二种是使用EAR寄存器，读写数据时还是使用3字节地址，但是通过EAR寄存器可以切换读写的是低16M还是高16M

经过一番艰苦的debug分析，最终定位到了内核mtd驱动层的xxxxx/linux-xlnx/drivers/mtd/spi-nor/spi-nor.c文件内，在int spi_nor_scan函数中，xilinx官方竟然强制把qspi驱动限制死了3字节地址模式，看不懂他这种骚操作是什么意思，怪不得我即使给W25q256 的属性里面添加了4字节地址支持的属性也无效

......if (nor->addr_width) {/* already configured from SFDP */} else if (info->addr_width) {nor->addr_width = info->addr_width;} else if (mtd->size > 0x1000000) {
#ifdef CONFIG_OF                                //关键在这里，xilinx判断设备树种的qspi 描述np_spi = of_get_next_parent(np);if (of_property_match_string(np_spi, "compatible","xlnx,zynq-qspi-1.0") >= 0) {int status;nor->addr_width = 3;                //强制使用了3字节地址模式set_4byte(nor, info, 0);status = read_ear(nor, info);if (status < 0)dev_warn(dev, "failed to read ear reg\n");elsenor->curbank = status & EAR_SEGMENT_MASK;} else {
#endif/** enable 4-byte addressing* if the device exceeds 16MiB*/nor->addr_width = 4;if (JEDEC_MFR(info) == SNOR_MFR_SPANSION ||info->flags & SPI_NOR_4B_OPCODES)spi_nor_set_4byte_opcodes(nor, info)
......

后来想想，xilinx这样做应该是想通过ear寄存器来操作读写，不想直接切换成4字节地址，后面继续分析也验证了这个想法，看下面的代码就清楚了，只不过不知道xilinx是忘了改还是瞧不起WINBON，在判断是否操作EAR寄存器时漏掉了一个WINBON判断，导致我使用W25q256时这个判断就失效了，从而导致高16MB的flash读写出错，具体修改看下面的代码注释就知道了

static int spi_nor_write_ear(struct spi_nor *nor, u32 ear)
{u8 code = SPINOR_OP_WREAR;u8 addr;int ret;struct mtd_info *mtd = &nor->mtd;if (mtd->size <= (0x1000000) << nor->shift)return 0;ear = ear % (u32)mtd->size;addr = ear >> 24;if (!nor->isstacked && addr == nor->curbank)return 0;if (nor->isstacked && mtd->size <= 0x2000000)return 0;if (nor->jedec_id == CFI_MFR_AMD)code = SPINOR_OP_BRWR;if (nor->jedec_id == CFI_MFR_ST ||nor->jedec_id == CFI_MFR_MACRONIX ||nor->jedec_id == SNOR_MFR_ISSI ||nor->jedec_id == SNOR_MFR_WINBOND) {     //WINBON是我加的，原本是没有的write_enable(nor);code = SPINOR_OP_WREAR;}nor->bouncebuf[0] = addr;if (nor->spimem) {struct spi_mem_op op =SPI_MEM_OP(SPI_MEM_OP_CMD(code, 1),SPI_MEM_OP_NO_ADDR,SPI_MEM_OP_NO_DUMMY,SPI_MEM_OP_DATA_OUT(1, nor->bouncebuf, 1));ret = spi_mem_exec_op(nor->spimem, &op);} else {ret =  nor->write_reg(nor, code, nor->bouncebuf, 1);}nor->curbank = addr;return ret;
}static int read_ear(struct spi_nor *nor, struct flash_info *info)
{int ret;u8 code;/* This is actually Spansion */if (JEDEC_MFR(info) == CFI_MFR_AMD)code = SPINOR_OP_BRRD;/* This is actually Micron */else if (JEDEC_MFR(info) == CFI_MFR_ST ||JEDEC_MFR(info) == CFI_MFR_MACRONIX ||JEDEC_MFR(info) == SNOR_MFR_ISSI ||JEDEC_MFR(info) == SNOR_MFR_WINBOND)        //WINBON是我加的，原本是没有的code = SPINOR_OP_RDEAR;elsereturn -EINVAL;if (nor->spimem) {struct spi_mem_op op =SPI_MEM_OP(SPI_MEM_OP_CMD(code, 1),SPI_MEM_OP_NO_ADDR,SPI_MEM_OP_NO_DUMMY,SPI_MEM_OP_DATA_IN(1, nor->bouncebuf, 1));ret = spi_mem_exec_op(nor->spimem, &op);} else {ret = nor->read_reg(nor, code, nor->bouncebuf, 1);}if (ret < 0) {pr_err("error %d reading EAR\n", ret);return ret;}return nor->bouncebuf[0];
}

按照上面的代码注释添加WINBON的判断后重新编译下载启动都正常了，后面查看了petalinux2020.2的代码，发现这个bug还是存在，难道就没人在zynq上用超过16M的spiflah？

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