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宿主機(jī)： Windows7 64bits 系統(tǒng)
開發(fā)板： 安米MDK972
軟件環(huán)境： RealEvo-IDE3.0
NAND Flash： S34ML02G100TF100
Density:2 Gbit
Input / Output Bus Width: 8-bits
Page Size:2112 (2048 + 64) bytes; 64 bytes is spare area
Block Size: 64 Pages;128k + 4k bytes
Plane Size: 1024 Blocks per Plane;128M + 4M bytes
Device Size: 2 Planes per Device or 256 Mbyte
NUC970的NAND控制器包含在FMI中。FMI分為DMA單元和FMI單元。對于NAND，支持單一DMA通道和硬件ECC，如圖 2-1所示。
圖 2-1 NUC970 NAND控制器
SylixOS中NAND Flsh的驅(qū)動框架如圖 3-1所示。NAND通用驅(qū)動主要在fs/mtd/nand/nand_base.c中，該文件包含了NAND的通用操作。驅(qū)動工程師需要在NAND通用驅(qū)動的基礎(chǔ)上實現(xiàn)與硬件相關(guān)的驅(qū)動層的結(jié)構(gòu)體（nand_chip），該結(jié)構(gòu)體包含了對具體硬件相關(guān)的控制和操作函數(shù)，以及相關(guān)硬件參數(shù)和配置信息。MTD層與文件系統(tǒng)，SylixOS已經(jīng)完全實現(xiàn)，不需要驅(qū)動工程師實現(xiàn)。
圖 3-1 NAND驅(qū)動框架
NAND驅(qū)動需要完成NAND控制器、ECC的配置以及NAND的相關(guān)操作函數(shù)及文件系統(tǒng)掛載，如果使用硬件ECC一般自己定義OOB布局。NUC970驅(qū)動實現(xiàn)的操作如程序清單 3-1所示。
程序清單 3-1 NAND實現(xiàn)框架
nandchipNand->cmd_ctrl = hwControl; nandchipNand->cmdfunc = nandCommand; nandchipNand->dev_ready = devReady; nandchipNand->select_chip = chipSelect; nandchipNand->read_byte = nandReadByte; nandchipNand->write_buf = nandWriteBuf; nandchipNand->read_buf = nandReadBuf; nandchipNand->chip_delay = 50; nandchipNand->ecc.mode = NAND_ECC_HW_OOB_FIRST; nandchipNand->ecc.hwctl = nandEnableHwEcc; nandchipNand->ecc.calculate = nandCalculateEcc; nandchipNand->ecc.correct = nandCorrectData; nandchipNand->ecc.write_page = nandWritePageHwEcc; nandchipNand->ecc.read_page = nandReadPageHwEccOobFirst; nandchipNand->ecc.read_oob = nandReadoobHwEcc; nandchipNand->ecc.layout = &__Gpnuc970nandoob;
控制器初始化主要實現(xiàn)了模塊時鐘使能、管腳復(fù)用、時序設(shè)置、片選、解除寫保護(hù)、頁大小、軟件復(fù)位等操作。
ECC配置主要設(shè)置冗余區(qū)大小，保護(hù)前3字節(jié)，自動寫校驗值到NAND，設(shè)置算法等級，ECC使能等操作。
該函數(shù)主要實現(xiàn)對ALE/CLE/nCE的控制，同時用來寫命令和地址。
程序清單 3-2 命令控制函數(shù)
static VOID hwControl (struct mtd_info *pMtd, INT iCmd, UINT uiCtrl)
{
struct nand_chip *pChip = pMtd->priv;
if (uiCtrl & NAND_CTRL_CHANGE) {
ULONG IO_ADDR_W = (ULONG)REG_NANDDATA;
if ((uiCtrl & NAND_CLE)) {
IO_ADDR_W = REG_NANDCMD;
}
if ((uiCtrl & NAND_ALE)) {
IO_ADDR_W = REG_NANDADDR;
}
pChip->IO_ADDR_W = (VOID *)IO_ADDR_W;
}
if (iCmd != NAND_CMD_NONE) {
writeb(iCmd, pChip->IO_ADDR_W);
}
}該函數(shù)主要實現(xiàn)向芯片中寫命令的功能，在系統(tǒng)提供的默認(rèn)函數(shù)中通過調(diào)用cmd_ctrl函數(shù)來實現(xiàn)具體寫操作。由于NUC970的控制器需在最后一個地址周期手動設(shè)置EOA位，無法使用默認(rèn)函數(shù)，差異代碼如程序清單 3-3所示：
程序清單 3-3 命令功能函數(shù)差異代碼
writel((iColumn >> BUS_WIDTH) | NANDADDR_EOA, REG_NANDADDR);
該函數(shù)主要用來獲得設(shè)備ready/busy引腳狀態(tài)。如果該函數(shù)指針設(shè)置為NULL無法獲得ready/busy引腳狀態(tài)，則ready/busy信息需要通過讀取NAND芯片的狀態(tài)寄存器。代碼實現(xiàn)如程序清單 3-4所示。
程序清單 3-4 獲得NAND狀態(tài)
return ((readl(REG_NANDINTSTS) & NANDINTSTS_RB0_Status) ? 1 : 0);
該函數(shù)功能為從NAND芯片讀取一個字節(jié)，代碼如程序清單 3-5所示。
程序清單 3-5 從NAND讀一個字節(jié)
return ((UCHAR)readl(REG_NANDDATA));
該函數(shù)功能為從一個緩沖區(qū)寫數(shù)數(shù)據(jù)到NAND芯片。代碼實現(xiàn)如程序清單 3-6。
程序清單 3-6 寫緩沖區(qū)數(shù)據(jù)到NAND
for (i = 0; i < iLen; i++) {
writel(pucbuf[i], REG_NANDDATA);
}
該函數(shù)功能為從NAND芯片讀數(shù)據(jù)到一個緩沖區(qū)。代碼實現(xiàn)如程序清單 3-7所示。
程序清單 3-7 讀數(shù)據(jù)到緩沖區(qū)
for (i = 0; i < iLen; i++) {
writel(pucbuf[i], REG_NANDDATA);
}
該函數(shù)用于控制硬件ECC發(fā)生器，只有在使用硬件ECC時實現(xiàn)。本例的硬件校驗在傳輸中實現(xiàn)，因此該函數(shù)為空實現(xiàn)。
該函數(shù)用于ECC計算，或從ECC硬件中讀回。本例的硬件校驗在傳輸中實現(xiàn)，因此該函數(shù)為空實現(xiàn)。
該函數(shù)用于ECC校正。本例的硬件校驗在傳輸中實現(xiàn)，因此該函數(shù)為空實現(xiàn)。
該函數(shù)主要實現(xiàn)帶ECC的寫一頁數(shù)據(jù)到NAND芯片。在傳輸?shù)倪^程中，ECC電路會自動計算ECC校驗值，并存儲到控制器分配的寄存器組中。完成傳輸后寄存器組中的OOB數(shù)據(jù)會根據(jù)設(shè)置自動寫進(jìn)NAND芯片。實現(xiàn)流程如程序清單 3-8所示。
程序清單 3-8 帶硬件ECC的寫頁
static INT nandWritePageHwEcc (struct mtd_info *pMtd,
struct nand_chip *pChip,
const UCHAR *pucBuf,
INT iOobRequired)
{
UCHAR *pucEccCalc = pChip->buffers->ecccalc;
UINT uiEccBytes = pChip->ecc.layout->eccbytes;
register CHAR *pcPtr = (CHAR *)REG_NANDRA0;
memset((VOID *)pcPtr, 0xFF, pMtd->oobsize);
memcpy((VOID *)pcPtr, (VOID *)pChip->oob_poi, pMtd->oobsize - pChip->ecc.total);
nandDmaTransfer(pMtd, pucBuf, pMtd->writesize , 0x1);
/*
* Copy parity code in SMRA to calc
*/
memcpy((VOID *)pucEccCalc,
(VOID *)(REG_NANDRA0 + (pMtd->oobsize - pChip->ecc.total)),
pChip->ecc.total);
/*
* Copy parity code in calc to oob_poi
*/
memcpy((VOID *)(pChip->oob_poi + uiEccBytes),
(VOID *)pucEccCalc,
pChip->ecc.total);
return 0;
}
該函數(shù)主要實現(xiàn)帶ECC校驗的從NAND芯片讀出一頁數(shù)據(jù)。本例為硬件ECC，需要先讀出OOB區(qū)數(shù)據(jù)到控制器分配的寄存器組中。在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，ECC電路會計算ECC校驗值，并與寄存器組中的值比較，檢查是否產(chǎn)生錯誤，以及定位和計算校錯值。若產(chǎn)生錯誤，程序需要根據(jù)錯誤位置和錯誤值進(jìn)行校錯。具體流程如程序清單 3-9所示：
程序清單 3-9 帶ECC的讀頁
static INT nandReadPageHwEccOobFirst (struct mtd_info *pMtd,
struct nand_chip *pChip,
UCHAR *ucBuf,
INT iOobRequired,
INT iPage)
{
INT iEccSize = pChip->ecc.size;
CHAR *pcPtr = (CHAR *)REG_NANDRA0;
/*
* At first, read the OOB area
*/
nandCommand(pMtd, NAND_CMD_READOOB, 0, iPage);
nandReadBuf(pMtd, pChip->oob_poi, pMtd->oobsize);
/*
* Second, copy OOB data to SMRA for page read
*/
memcpy((VOID *)pcPtr, (VOID *)pChip->oob_poi, pMtd->oobsize);
/*
* Third, read data from nand
*/
nandCommand(pMtd, NAND_CMD_READ0, 0, iPage);
nandDmaTransfer(pMtd, ucBuf, iEccSize, 0x0);
/*
* Fouth, restore OOB data from SMRA
*/
memcpy((VOID *)pChip->oob_poi, (VOID *)pcPtr, pMtd->oobsize);
return 0;
}
該函數(shù)主要實現(xiàn)從芯片中讀取OOB數(shù)據(jù)。實現(xiàn)流程如程序清單 3-10所示。
程序清單 3-10 帶硬件ECC的讀OOB區(qū)數(shù)據(jù)
static INT nandReadoobHwEcc(struct mtd_info *pMtd, struct nand_chip *pChip, INT iPage)
{
CHAR *cPtr = (char *)REG_NANDRA0;
/*
* At first, read the OOB area
*/
nandCommand(pMtd, NAND_CMD_READOOB, 0, iPage);
nandReadBuf(pMtd, pChip->oob_poi, pMtd->oobsize);
/*
* Second, copy OOB data to SMRA for page read
*/
memcpy ((VOID *)cPtr, (VOID *)pChip->oob_poi, pMtd->oobsize);
return 0;
}
nand_ecc為ECC布局控制結(jié)構(gòu)體。通過該結(jié)構(gòu)體配置OOB區(qū)中ECC的位數(shù)和位置，可用位數(shù)和空閑位數(shù)。本例通過調(diào)用程序清單 3-11代碼實現(xiàn)OOB區(qū)的布局控制。
程序清單 3-11 OOB區(qū)布局
static VOID oobTableLayout ( struct nand_ecclayout *pNandOOBTbl, INT iOobSize , INT iEccBytes)
{
pNandOOBTbl->eccbytes = iEccBytes;
pNandOOBTbl->oobavail = iOobSize - DEF_RESERVER_OOB_SIZE_FOR_MARKER - iEccBytes ;
pNandOOBTbl->oobfree[0].offset = DEF_RESERVER_OOB_SIZE_FOR_MARKER; /* Bad block marker size */
pNandOOBTbl->oobfree[0].length = iOobSize - iEccBytes - pNandOOBTbl->oobfree[0].offset ;
}
在SylixOS下NAND Flash通常掛載YAFFS文件系統(tǒng)，并分為n0和n1分區(qū)，其中n0分區(qū)用作啟動分區(qū)，n1作為應(yīng)用分區(qū)。掛載流程如程序清單 3-12所示。
程序清單 3-12 文件系統(tǒng)掛掛載
yaffs_mtd_drv_install(&__GyaffsdevBootDev); yaffs_mtd_drv_install(&__GyaffsdevCommDev); yaffs_add_device(&__GyaffsdevBootDev); /* add to yaffs device table */ yaffs_add_device(&__GyaffsdevCommDev); /* add to yaffs device table */ yaffs_mount(cBootDevName); yaffs_mount(cCommDevName);
無。
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