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linux nor flash 驱动

2017年05月18日 操作系统 ⁄ 共 6954字 ⁄ 字号 评论关闭

这几天一直在学习Linux NorFlash驱动,以下是我根据《Linux设备驱动开发详解》第二版中的有关Flash设备驱动以及结合自己的理解所写的文档。如果能够帮助学习Linux Flash设备驱动的人解决些问题,我便感到满足了。

http://blog.chinaunix.net/uid-28263175-id-3509017.html

一、Linux Flash驱动结构

  1Linux MTD系统层次

Linux系统中,提供了MTD(内存技术设备)系统来建立Flash针对Linux的统一、抽象的接口。

在引入MTD后,Linux系统中Flash设备驱动及接口可分为4层,从上到下依次是:设备节点、MTD设备层、MTD原始设备层和硬件驱动层。如下所示:

 

1) 设备节点:通过mknod/dev子目录下建立MTD字符设备节点(主设备号为90)MTD块设备节点(主设备号为31),用户通过访问此设备节点即可访问MTD字符设备和块设备。

2) MTD设备层:分为MTD字符设备(mtdchar.c)MTD块设备(mtdblock.c),建立在MTD原始设备层之上,为应用程序提供访问Flash的接口

3) MTD原始设备层:MTD原始设备层由两部分组成,一部分是MTD原始设备的通用代码,另一部分是各个特定的Flash的数据,例如分区。

4) 硬件驱动层:Flash 硬件驱动层负责Flash硬件设备的读、写、擦除。

  2Linux MTD系统接口

    在引入MTD后,底层Flash驱动直接与MTD原始设备层交互,利用其提供的接口注册设备和分区。

mtd_info是表示MTD原始设备的结构体,每个分区也被认为是一个mtd_info。例如:如果有两个MTD原始设备,而每个上有3个分区,在系统中就共有6mtd_info结构体,这些mtd_info的指针被存放在名为mtd_table的数组里。

struct mtd_info {

u_char type;         /*内存技术的类型*/

u_int32_t flags;     /*标志位*/

u_int32_t size;
     /*mtd设备的大小*/

u_int32_t erasesize; /*主要的擦除块大小*/

u_int32_t writesize; /*最小的可写单元的字节数*/

u_int32_t oobsize;   /*OOB字节数*/

u_int32_t oobavail;  /*可用的OOB字节数*/

char *name;          /*分区的名字*/

int index;           /*分区的索引号*/

struct nand_ecclayout *ecclayout;   /*ECC布局结构体指针*/

        //不同的erasesize的区域

int numeraseregions; /*不同的erasesize的区域的数目*/

struct mtd_erase_region_info *eraseregions;

        //擦除函数

int (*erase) (struct mtd_info *mtd, struct erase_info *instr);

        //读写函数

int (*read) (struct mtd_info *mtd, loff_t from, size_t len, size_t *retlen, u_char *buf);

int (*write) (struct mtd_info *mtd, loff_t to, size_t len, size_t *retlen, const u_char *buf);

        //oob读写函数

int (*read_oob) (struct mtd_info *mtd, loff_t from,

 struct mtd_oob_ops *ops);

int (*write_oob) (struct mtd_info *mtd, loff_t to,

 struct mtd_oob_ops *ops);

//设备锁

int (*lock) (struct mtd_info *mtd, loff_t ofs, size_t len);

int (*unlock) (struct mtd_info *mtd, loff_t ofs, size_t len);

//电源管理函数

int (*suspend) (struct mtd_info *mtd);

void (*resume) (struct mtd_info *mtd);

//坏块管理函数

int (*block_isbad) (struct mtd_info *mtd, loff_t ofs);

int (*block_markbad) (struct mtd_info *mtd, loff_t ofs);

void *priv;  /*私有数据*/

};

1) mtd_infotype字段给出底层物理设备的类型,包括MTD_RAMMTD_ROMMTD_NORFLASHMTD_NANDFLASH等。

2) flags字段标志可以是MTD_WRITEABLEMTD_BIT_WRITEABLEMTD_NO_ERASEMTD_POWERUP_LOCK等的组合。

3) mtd_info中的的read()write()read_oob()write_oob()erase()MTD设备驱动要实现的主要函数。但是在NORNAND的驱动代码中几乎看不到mtd_info的成员函数,这是因为LinuxMTD的下层实现了针对NOR FlashNAND Flash的通用的mtd_info成员函数。

Flash驱动中使用如下的两个函数注册和注销MTD设备:

int add_mtd_device(struct mtd_info *mtd);

int del_mtd_device (struct mtd_info *mtd);

mtd_part结构体用于表示分区(某一个分区),其mtd_info结构体成员用于描述该分区,它会被加入到mtd_table中。

struct mtd_part {

struct mtd_info mtd;     //分区的信息

struct mtd_info *master;  //该分区的主分区

u_int32_t offset;        //该分区的偏移地址

int index;              //分区号

struct list_head list;

int registered;

};

MTD原始设备层中维护着一个mtd_part链表mtd_partitions(Flash的整个分区)

struct mtd_partition {

char *name;           //标识字符串

u_int32_t size;
      //分区大小

u_int32_t offset;     //MTD空间内的偏移
 

u_int32_t mask_flags; //掩码标志
 

struct nand_ecclayout *ecclayout;  //OOB布局

struct mtd_info **mtdp;

};

Flash驱动中使用如下两个函数注册和注销分区:

int add_mtd_partitions(struct mtd_info *master,

       const struct mtd_partition *parts,

       int nbparts);

int del_mtd_partitions(struct mtd_info *master);

① add_mtd_partitions()会对每一个新建分区建立一个新的mtd_part结构体,将其加入mtd_partition中,并调用add_mtd_device()将此分区作为MTD设备加入mtd_table

② del_mtd_partitions()的作用是对于mtd_partition上的每一个分区,如果它的主分区是master,则将它从mtd_partitionmtd_table中删除并释放掉,这个函数会调用del_mtd_device()

二、NOR Flash驱动结构

Linux系统中,实现了针对CFI(公共Flash接口)等接口的通用NOR驱动,这一层的驱动直接面向mtd_info的成员函数,这使得NOR的芯片级驱动变得非常的简单,只需要定义具体的内存映射情况结构体map_info并使用指定接口类型调用do_map_probe()

NOR Flash驱动的核心是定义map_info结构体,它指定了NOR Flash的基址、位宽、大小等信息以及Flash的读写函数。

struct map_info {

char *name;           /*NOR FLASH的名字*/

unsigned long size;   /*NOR FLASH的大小*/

resource_size_t phys; /*NOR FLASH的起始物理地址*/

void __iomem *virt;   /*NOR FLASH的虚拟地址*/

void *cached;

int bankwidth;        /*NOR FLASH的总线宽度*/

        //缓存的虚拟地址

void (*inval_cache)(struct map_info *, unsigned long, ssize_t);

void (*set_vpp)(struct map_info *, int);

};

NOR Flash驱动在Linux中实现非常简单,如下图所示:

① 定义map_info的实例,初始化其中的成员,根据目标板的情况为namesizebankwidthphys赋值。

② 如果Flash要分区,则定义mtd_partition数组,将实际电路板中Flash分区信息记录于其中。

③ map_info和探测的接口类型("cfi_probe")为参数调用do_map_probe(),探测Flash得到mtd_info

三、NOR Flash驱动程序

需要说明的是,我用的是GQS3C2440的开发板,程序如下所示:

#include <linux/module.h>

#include <linux/init.h>

#include <linux/kernel.h>         /*printk*/

#include <asm/io.h>               /*ioremap*/

#include <linux/types.h>          /*ARRAY_SIZE*/

#include <linux/mtd/mtd.h>        /*mtd_info*/

#include <linux/mtd/map.h>        /*map_info*/

#include <linux/mtd/partitions.h> /*mtd_partition*/

#define WINDOW_ADDR 0x00000000    /*NOR FLASH的物理地址*/

#define WINDOW_SIZE 0x00200000    /*NOR FLASH大小*/

#define BUSWIDTH 2                /*NOR FLASH总线宽度A0~A19*/

//探测的接口类型

#define PROBETYPES {"cfi_probe",NULL}

//用于打印信息

#define MSG_PREFIX "S3C2440-NOR:"

static struct mtd_info *mymtd=0;   /*定义MTD原始设备的结构体*/

//定义并初始化map_info结构体

struct map_info s3c2440nor_map={

    .name      = "NOR flash on S3C2440",  /*初始化NOR FLASH的名字*/

    .size      = WINDOW_SIZE,             /*初始化NOR FLASH的大小*/

    .bankwidth = BUSWIDTH,                /*初始化NOR FLASH的位宽*/

    .phys      = WINDOW_ADDR,             /*初始化NOR FLASH的物理地址*/

};

//MTD分区的信息

static struct mtd_partition static_partitions[]=

{

    //bootloader存放的区域

    {

        .name  = "U-boot",

        .size  = 0x040000,

        .offset= 0x0    

    },

};

static int mtd_parts_nb=0;                /*定义分区数*/

static struct mtd_partition *mtd_parts=0; /*定义分区*/

static int __init s3c2440nor_init(void)

{

    static const char *rom_probe_types[]=PROBETYPES; /*定义探测的接口类型*/

    const char **type;

    const char *part_type=0;  //定义分区的类型

    printk(KERN_NOTICE MSG_PREFIX"0x%08x at 0x%08x\n",WINDOW_SIZE,WINDOW_ADDR);

    //NOR FLASH的物理地址映射为虚拟地址

    s3c2440nor_map.virt=ioremap(WINDOW_ADDR,WINDOW_SIZE);

    if(!s3c2440nor_map.virt)

    {

        printk(MSG_PREFIX"failed to ioremap\n");

        return -EIO;

    }

    

    //初始化readcopy_fromwritecopy_to函数

    simple_map_init(&s3c2440nor_map);

   

    //探测NOR FLASH

    type=rom_probe_types;

    for(;!mymtd && *type;type++)

        mymtd=do_map_probe(*type,&s3c2440nor_map);

    //找到NOR FLASH

    if(mymtd)

    {

        mymtd->owner=THIS_MODULE;

  

        mtd_parts=static_partitions;   /*初始化分区*/

        mtd_parts_nb=ARRAY_SIZE(static_partitions); /*得到分区数*/

        part_type="static";

        if(mtd_parts_nb==0)

            printk(KERN_NOTICE MSG_PREFIX"no partition info available\n");

        else

        {

            printk(KERN_NOTICE MSG_PREFIX "using %s partition definition\n",part_type);

            add_mtd_partitions(mymtd,mtd_parts,mtd_parts_nb);  /*注册分区*/

        }

        return 0;

    }

   

    return -ENXIO;

}

static void s3c2440nor_exit(void)

{

    if(mymtd)

    {

        del_mtd_partitions(mymtd);   //删除分区

        map_destroy(mymtd);          //注销mtd_info结构体        

    }

    

    //取消虚拟地址的映射

    iounmap((void *)s3c2440nor_map.virt);

}

module_init(s3c2440nor_init);

module_exit(s3c2440nor_exit);

MODULE_AUTHOR("chenqi");

MODULE_LICENSE("GPL");

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