一、NAND原理及硬件操作
C： fopen，fread，fwrite
APP: open,read,write “1.txt”
------------------------------------------ 文件读写
文件系统：vfat,ext2,ext3,yaffs （把文件的读写转换成对扇区的读写）
------------------ll_rw_block-------------- 扇区读写
块设备驱动程序
硬件：硬盘、FLASH
1.1NAND FLASH硬件
问1：原理图上 NAND FLASH 和 S3C2440 之间只有数据线(LDATA0~7),没有看到地址引脚，怎么传输地址（如何将地址信号告诉 NAND）？
答1：在 DATA0～DATA7 上既传输数据，又传输地址。用一个信号 ALE 分辨是“地址”还是“信号”，当 ALE 为高电平时传输的是地址。当 ALE 为低电平是传输的是数据
问2：要操作 NAND FLASH 需要先发出命令，只有 8 条DATA0~7 的数据线 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，要访问之前必须"选中"，没有选中的芯片不会工作，相当于没接一样，要“选中”这就是它们都有“片选” 信号
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 或 读数据
1.2NAND结构
NAND FLASH的结构是一页一页（一个扇区一个扇区）的结构，一页是 2KB，除了这 2KB 外还有 64B 的空间，这个 64B 区叫“OOB”(out of bank 叫作在 BANK 之外的东西）。这个 OOB 区不参与“统一编址”，就是说假若某一页 A 的地址是“2-2047”，那么 2048 这个地址不是在 OOB 区，而是在页 B 上（2048-4095）。
引入 OOB，是因为 NAND 有个缺点：位反转。如读一页数据时，里面很可能有某一位发生了位反转。本来值为 0，读出来为“1”。写的时候也有可能发生“位反转”，这样引入了“ECC”校验
解决位反转：
写时：
1，写一页数据。
2，用这一页数据生成 ECC 码（校验码）。
3，把 ECC 写入 OOB 里。
读时：
1，读整页的数据。
2，读 OOB 里的 ECC 码。3，通过读出来的一页数据算校验码。
4，比较从 OOB 里读出来的 ECC 码和通过读到的一页数据算出来的 ECC 码是否相同不同则是发生了位反转。ECC 码是特定设置的，可以通过它知道是哪一位发生了反转。
ECC 校验码，可以用硬件生成，也可以用软件生成。
二、NAND驱动编写
2.1init函数框架
static int __init s3c_nand_init(void)
{
printk("s3c_nand_init NAND Driver, (c) 2020 Simtec Electronics\n");
/* 1. 分配一个nand_chip结构体 */
s3c_nand = kzalloc(sizeof(struct nand_chip),GFP_KERNEL);
/* 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_nand_cmd_ctrl;
s3c_nand->IO_ADDR_R = "NFDATA的虚拟地址";
s3c_nand->IO_ADDR_W = "NFDATA的虚拟地址";
s3c_nand->dev_ready = s3c2440_dev_ready;
/* 3. 硬件相关的设置 */
/* 4. 使用: nand_scan */
s3c_mtd = kzalloc(sizeof(struct mtd_info),GFP_KERNEL);
mtd->priv = nand_chip;
mtd->owner = THIS_MODULE;
nand_scan(s3c_mtd,1); /* 识别NAND FLASH, 构造mtd_info */
/* 5. add_mtd_partitions */
return 0;
}
2.1.1设置nand_chip结构
通过分析"nand_scan"中使用 nand_chip的情况分析如何使用他，如下是nand_scan函数：
nand_scan // drivers/mtd/nand/nand_base.c，构造mtd_info
nand_scan_ident
busw = chip->options & NAND_BUSWIDTH_16; //总线宽度即FLASH为8位还是16位
nand_set_defaults //成员函数为空时默认函数，nandflash协议层
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 //硬件相关层
chip->select_chip(mtd, 0);
chip->cmdfunc(mtd, NAND_CMD_READID, 0x00, -1);
*maf_id = chip->read_byte(mtd); //读厂家ID
dev_id = chip->read_byte(mtd); //读设备ID
nand_scan_tail
//ECC
mtd->erase = nand_erase;
mtd->read = nand_read;
mtd->write = nand_write;
片选芯片
chip->select_chip(mtd, 0)平台默认函数如下，并没有做其他操作，因此需要做一些客制化来片选目前的芯片。
static void nand_select_chip(struct mtd_info *mtd, int chipnr)
{
struct nand_chip *chip = mtd->priv;
switch (chipnr) {
case -1:
chip->cmd_ctrl(mtd, NAND_CMD_NONE, 0 | NAND_CTRL_CHANGE);
break;
case 0: //为0时为第一个芯片，里面什么也没做
break;
default:
BUG();
}
}
看2440的NAND控制器可知，片选就是在"NFCONT"寄存器"Reg_nCE"bit1域设置为0，具体如下
static void s3c2440_select_chip(struct mtd_info *mtd, int chipnr)
{
if(chipnr == -1)
{
s3c_nand_regs->nfcont |= (1<<1);
/* 取消选中: NFCONT[1]设为1 */
}else{
s3c_nand_regs->nfcont &= ~(1<<1);
/* 选中: NFCONT[1]设为0 */
}
}
发命令/地址/数据
首先NAND FLASH取地址时，先看哪一页再看是页内的哪个地址
默认函数：chip->cmdfunc = nand_command;
void nand_command(struct mtd_info *mtd, unsigned int command, int column, int page_addr)
//“column”：页内地址（页内哪一个地址）
//“page_addr”：页地址
chip->cmd_ctrl(mtd, readcmd, ctrl);//参 2 为命令值或地址值，参 3 控制了是发命令还是发地址。
查2440 NAND控制器实现2440接口
static void s3c2440_nand_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;
}
}
读数据:厂家ID、设备ID
默认函数：chip->read_byte = busw ? nand_read_byte16 : nand_read_byte
从原理图看，使用的是8bit的nand flash，故使用下面的函数
static uint8_t nand_read_byte(struct mtd_info *mtd)
{
struct nand_chip *chip = mtd->priv;
return readb(chip->IO_ADDR_R);
}
默认函数中需要提供:nand_chip->IO_ADDR_R
s3c_nand->IO_ADDR_R = &s3c_nand_regs->nfdata; //需要提供NFDATA寄存器的地址读数据
写数据
默认函数：chip->write_buf = busw ? nand_write_buf16 : nand_write_buf;
static void nand_write_buf(struct mtd_info *mtd, const uint8_t *buf, int len)
{
int i;
struct nand_chip *chip = mtd->priv;
for (i = 0; i < len; i++)
writeb(buf[i], chip->IO_ADDR_W);
}
判断状态
默认函数：chip->waitfunc = nand_wait
使用2440 nand 控制器中的’NFSTAT"寄存器
static int s3c2440_dev_ready(struct mtd_info *mtd)
{
return (s3c_nand_regs->nfstat & (1<<0));
}
2.1.2设置硬件状态
从上图2440 nand控制器时序图可知
发出“CLE/ALE”后，要过“TACLS”时间才能开始发一个“nWE”写信号。“nWE”写信号变成高电平之后，还要过“TWRPH1”时间，“CLE/ALE”就变成低电平。
再看 NAND 芯片的时序图：
对照数据手册，计算出时间差
#define TACLS 0 //因为TACLS=0
#define TWRPH0 1 //因为TWRPH0 >= 1
#define TWRPH1 0 //因为TWRPH1 >= 0
s3c_nand_regs->nfconf = (TACLS<<12) | (TWRPH0<<8) | (TWRPH1<<4);
为了省电。内核启动时会将一些用不到的模块都关掉。要使用某模块就得使能CLKCON相关位域，开启CLKCON
clk = clk_get(NULL, "nand");
clk_enable(clk); /* CLKCON'bit[4] 设置为1*/
添加分区
若只是把 NAND 分成一个分区，则只要用“add_mtd_device(mtd_info 结构)”就可以。若要构造分区，则用“add_mtd_partitions()
/*
参 1，mtd_info 结构体。
参 2，mtd_partition 结构指针。相当于一个结构数组。最终是数组，组元是结构体。
参 3，就是参 2 这个 mtd_partition 结构数组的组元有多少项。
*/
int add_mtd_partitions
(struct mtd_info *master,const struct mtd_partition *parts,int nbparts)
{
｝
static struct mtd_partition s3c_nand_parts[] = {
[0] = {
.name = "bootloader",
.size = 0x00040000,
.offset = 0,
},
[1] = {
.name = "params",
.offset = MTDPART_OFS_APPEND,
.size = 0x00020000,
},
[2] = {
.name = "kernel",
.offset = MTDPART_OFS_APPEND,
.size = 0x00200000,
},
[3] = {
.name = "root",
.offset = MTDPART_OFS_APPEND,
.size = MTDPART_SIZ_FULL,
}
};
2.2exit函数
static void s3c_nand_exit(void)
{
del_mtd_partitions(s3c_mtd);//清除分区结构数组
kfree(s3c_mtd);
iounmap(s3c_nand_regs);
kfree(s3c_nand);
}