如何编写Linux下Nand Flash驱动 - 05 flash, 设计者, Flash, Linux, 如何

samwalton

MTD，将Nand Flash，nor flash和其他类型的flash等设备，统一抽象成MTD设备来管理，根据这些设备的特点，上层实现了常见的操作函数封装，底层具体的内部实现，就需要驱动设计者自己来实现了。具体的内部硬件设备的读/写/擦除函数，那就是你必须实现的了。
    HARD drives
    MTD device
    连续的扇区
    连续的可擦除块
    扇区都很小（512B,1024B）
    可擦除块比较大 （32KB,128KB）
    主要通过两个操作对其维护操作：读扇区，写扇区
    主要通过三个操作对其维护操作：从擦除块中读，写入擦除块，擦写可擦除块
    坏快被重新映射，并且被硬件隐藏起来了（至少是在如今常见的LBA硬盘设备中是如此）
    坏的可擦除块没有被隐藏，软件中要处理对应的坏块问题。
    HDD扇区没有擦写寿命超出的问题。
    可擦除块是有擦除次数限制的，大概是104-105次。
    多说一句，关于MTD更多的内容，感兴趣的，去附录中的MTD的主页去看。
    关于mtd设备驱动，感兴趣的可以去参考附录中MTD设备的文章，该文章是比较详细地介绍了整个MTD框架和流程，方便大家理解整个mtd框架和Nand Flash驱动。
    2.2.2.读操作的硬件到软件的映射
    下面这部分主要介绍一下，关于硬件的设计和规范，是如何映射到具体的软件实现的，看了这部分内容之后，你对如何根据硬件的规范去用软件代码实现对应的功能，就有了大概的了解了，然后去实现对应的某硬件的驱动，就有了大概的脉络了。
    关于硬件部分的细节，前面其实已经介绍过了，但是为了方便说明，此处还是以读操作为例去讲解硬件到软件是如何映射的。
    再次贴出上面的那个图：
    图表 13 Nand Flash数据读取操作的时序图
    对于上面的从①到⑥，每个阶段所表示的含义，再简单解释一下：
    ①：此阶段，是读命令第一个周期，发送的命令为0x00。
    ②：此阶段，依次发送列地址，关于这些行地址，列地址等是如何计算出来的，后面的内容会有详细解释。
    ③：此阶段是发送对应的行地址
    ④：此阶段是发送读命令第二周期2nd cycle所对应的命令，0x30
    ⑤：此阶段是等待时间，等待Nand Flash硬件上准备好对应的数据，以便后续读出。
    ⑥：此阶段，就是一点点地把所需要的数据读出来。
    上面的是内容，说的是硬件是如何设计的，而这硬件的设计，即硬件的逻辑时序是如何规定的，对应的软件实现，也就要如何实现。不过可以看出的是，其中很多步骤，比如步骤1和步骤4，那都是固定的，而且，即使其中的步骤2和步骤3，即使是不同厂家和不同的Nand Flash芯片，除了要写入的列地址和行地址可能不同之外，也都是逻辑一样的，同样地，步骤5和6，也都是一样的，唯一不同的，是每家不同的Nand Flash控制器不同，所以具体到步骤6的时候，去读出数据的方式不同，所以，那一部分肯定是你要实现Nand Flash驱动的时候要自己实现的，而对应的其他几个公有的步骤呢，就有了Linux的MTD层帮你实现好了，所以，下面就来介绍一下，关于读取一个Nand Flash的页Page，Linux的MTD层，是如何具体的帮你实现的：
    关于Nand Flash的读操作，即读取一页的数据，这样的读数据的操作，很明显，是从上层文件系统传递过来的，其细节我们在此忽略，但是要知道，上层读取数据的请求，传递到了MTD这一层，其入口是哪个函数，然后我们才能继续往下面分析细节。
    关于下面所要的介绍的代码，如果没有明确指出，都是位于此文件：
    代码位置： \drivers\mtd\nand\nand_base.c
    MTD读取数据的入口是nand_read，然后调用nand_do_read_ops，此函数主体如下：
    static int nand_do_read_ops（struct mtd_info *mtd, loff_t from,
    struct mtd_oob_ops *ops）
    {
    ……
    while（1） {
    ……
    /* ㈠：要读取数据，肯定是要先发送对应的读页（read page）的命令 */
    chip- >cmdfunc（mtd, NAND_CMD_READ0, 0x00, page）；
    ……
    /* ㈡：发送完命令，接着就可以去调用read_page函数读取对应的数据了 */
    ret = chip- >ecc.read_page（mtd, chip, bufpoi,
    buf += bytes;
    ……
    readlen - = bytes;
    if （！ readlen）
    break;
    / * For subsequent reads align to page boundary. */
    col = 0;
    / * Increment page address */
    realpage++;
    page = realpage & chip- >pagemask;
    ……
    }
    ……
    } ? end while 1 ?
    ……
    return mtd- >ecc_stats.corrected - stats.corrected ? - EUCLEAN : 0;
    } ? end nand_do_read_ops ?