1 Nand Flash

原理图。

引脚：

引脚	功能
IO0~IO7	数据输入输出
CLE	命令锁存
ALE	地址锁存
nCE	芯片使能
nRE	读使能
nWE	写使能
R/nB	就绪/忙

操作nand flash基本流程，传输命令–>地址–>数据，以读操作为例，时序图：

读操作主要有以下步骤：
1）选中芯片（NFCONT寄存器第1位）
2）清除RnB（NFSTAT寄存器第4位）
3）发出命令0x00（NFCMMD寄存器）
4）发出列地址（2次）(NFADDR)
5）发出页（行）地址（3次）(NFADDR)
6）发出命令0x30（NFCMMD寄存器）
7）等待RnB（NFSTAT寄存器第0位）
8）读数据（NFDATA寄存器）
9）取消片选（NFCONT寄存器第1位）

2 框架

2.1 框架

2.2 设备

在内核移植中，建立了mtd_partition结构体，描述了内核分区。在mini2440_machine_init中，将smdk2410_devices信息注册到platform。

static struct mtd_partition mini2440_default_nand_part[] = {[0] = {.name   = "supervivi",.size  = 0x00040000,.offset   = 0,},[1] = {.name    = "param",.offset = 0x00040000,.size    = 0x00020000,},[2] = {.name   = "Kernel",.offset = 0x00060000,.size   = 0x00500000,},[3] = {.name   = "root",.offset = 0x00560000,.size = 1024 * 1024 * 1024, //},[4] = {.name    = "nand",.offset = 0x00000000,.size = 1024 * 1024 * 1024, //}
};

2.3 驱动

在drivers/mtd/nand/s3c2410.c中，s3c2410_nand_init注册platform驱动s3c24xx_nand_driver，所以，当与设备相匹配时，会调用probe函数。

static int s3c24xx_nand_probe(struct platform_device *pdev)
{...err = s3c2410_nand_inithw(info);//初始化硬件...for (setno = 0; setno < nr_sets; setno++, nmtd++) {s3c2410_nand_init_chip(info, nmtd, sets);//初始化芯片nmtd->scan_res = nand_scan_ident(&nmtd->mtd,(sets) ? sets->nr_chips : 1);//扫描nand flashif (nmtd->scan_res == 0) {s3c2410_nand_update_chip(info, nmtd);nand_scan_tail(&nmtd->mtd);s3c2410_nand_add_partition(info, nmtd, sets);//添加分区}if (sets != NULL)sets++;}...
}

nand_scan_ident–>nand_get_flash_type，与nand_flash_ids[]进行匹配，获取芯片类型信息。struct nand_flash_dev nand_flash_ids[ ]是全局类型，定义了一些NAND芯片的类型。
s3c2410_nand_add_partition()->add_mtd_partitions() -> add_one_partition()->add_mtd_device()创建分区。

int add_mtd_device(struct mtd_info *mtd)
{for (i=0; i < MAX_MTD_DEVICES; i++)if (!mtd_table[i]) {struct mtd_notifier *not;...list_for_each_entry(not, &mtd_notifiers, list)not->add(mtd);}
}

这里的mtd_notifiers，通过查找，看到是在register_mtd_user添加的。

void register_mtd_user (struct mtd_notifier *new)
{...list_add(&new->list, &mtd_notifiers);...
}

而register_mtd_user，有两处调用：

mtdoops_console_init in mtdoops.c (drivers\mtd) :    register_mtd_user(&mtdoops_notifier);
register_mtd_blktrans in mtd_blkdevs.c (drivers\mtd) :      register_mtd_user(&blktrans_notifier);

以register_mtd_blktrans为例

static struct mtd_notifier blktrans_notifier = {.add = blktrans_notify_add,.remove = blktrans_notify_remove,
};int register_mtd_blktrans(struct mtd_blktrans_ops *tr)
{...if (!blktrans_notifier.list.next)register_mtd_user(&blktrans_notifier);...list_add(&tr->list, &blktrans_majors);...
}

所以上述add_mtd_device最终调用了blktrans_notify_add。

static void blktrans_notify_add(struct mtd_info *mtd)
{struct mtd_blktrans_ops *tr;if (mtd->type == MTD_ABSENT)return;list_for_each_entry(tr, &blktrans_majors, list)tr->add_mtd(tr, mtd);
}

blktrans_majors在register_mtd_blktrans添加。

static struct mtd_blktrans_ops mtdblock_tr = {.name     = "mtdblock",.major      = 31,.part_bits    = 0,.blksize   = 512,.open        = mtdblock_open,.flush     = mtdblock_flush,.release  = mtdblock_release,.readsect   = mtdblock_readsect,.writesect = mtdblock_writesect,.add_mtd  = mtdblock_add_mtd,.remove_dev = mtdblock_remove_dev,.owner       = THIS_MODULE,
};static int __init init_mtdblock(void)
{mutex_init(&mtdblks_lock);return register_mtd_blktrans(&mtdblock_tr);
}

所以上述not->add(mtd)的大致流程

not->add(mtd)  --->                //即blktrans_notify_addtr->add_mtd(tr, mtd);  --->   //即mtdblock_add_mtdadd_mtd_blktrans_dev --->add_disk(gd);       //向内核注册gendisk结构体

3 程序

描述：编写nand flash驱动，建立分区，通过挂载，测试驱动功能。

#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/cpufreq.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 <plat/regs-nand.h>
#include <plat/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   = "supervivi",.size  = 0x00040000,.offset   = 0,},[1] = {.name    = "param",.offset = 0x00040000,.size    = 0x00020000,},[2] = {.name   = "Kernel",.offset = 0x00060000,.size   = 0x00500000,},[3] = {.name   = "root",.offset = 0x00560000,.size = 1024 * 1024 * 1024, //},[4] = {.name    = "nand",.offset = 0x00000000,.size = 1024 * 1024 * 1024, //}
};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);              /* 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   0s3c_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 *//* 5. add_mtd_partitions */add_mtd_partitions(s3c_mtd, s3c_nand_parts, 4);//add_mtd_device(s3c_mtd);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");

4 测试

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
查看：ls -l /dev/mtd*
查看分区信息：cat /proc/partitions
此时看到/dev/mtdblock*是字符设备，
执行mdev -s，若不执行，直接挂接，出现问题：
mount: mounting /dev/mtdblock3 on /mnt/ failed: Block device required
4）格式化 (参考下面编译工具)
flash_eraseall /dev/mtd3 // yaffs
5）挂接
mount -t yaffs /dev/mtdblock3 /mnt
6）在/mnt目录下建文件
卸载目录，重新启动，再挂接，还能看到建立的文件。

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/

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