学步园

一．简介

本文介绍了如何调试nand flash

二． 背景

   2.1.nandflash 结构分类

   2.1.1 小页

      1block = 32page

1page = 512bytes(datafield) + 16bytes(Spare Field)

需要注意的是，对于flash的读写都是以一个page开始的，但是在读写之前必须进行flash的擦写，而擦写则是以一个block为单位的。同时必须提醒的是，512bytes理论上被分为1st half 和2sd half，每个half各占256个字节。

528个字节按顺序由上而下以列为单位进行排列（1列代表一个Byte。第0行为第0 Byte ，第1行为第1 Byte，以此类推，每个行又由8个位组成，每个位表示1个Byte里面的1bit。

528Bytes按功能分为两大部分，分别是Data Field和Spare Field，其中Spare Field占528Bytes里的16Bytes,这16Bytes是用于在读写操作的时候存放校验码用的，一般不用做普通数据的存储区，除去这 16Bytes,剩下的512Bytes便是我们用于存放数据用的Data Field，所以一个Page上虽然有528个Bytes，但我们只按512Bytes进行容量的计算。

2.1.2 大页

参考小页的说明

2.2   NANDFLASH校验

由于NAND Flash的工艺不能保证NAND的Memory Array在其生命周期中保持性能的可靠，因此，在NAND的生产中及使用过程中会产生坏块。为了检测数据的可靠性，在应用NAND Flash的系统中一般都会采用一定的坏区管理策略，而管理坏区的前提是能比较可靠的进行坏区检测。

??如果操作时序和电路稳定性不存在问题的话，NAND Flash出错的时候一般不会造成整个Block或是Page不能读取或是全部出错，而是整个Page（例如512Bytes）中只有一个或几个bit出错。

??在NAND Flash处理中，一般使用一种比较专用的校验——ECC。ECC能纠正单比特错误和检测双比特错误，而且计算速度很快，但对1比特以上的错误无法纠正，对2比特以上的错误不保证能检测。

ECC一般每256字节原始数据生成3字节ECC校验数据，这三字节共24比特分成两部分：6比特的列校验和16比特的行校验，多余的两个比特置1

当往NAND Flash的page中写入数据的时候，每256字节我们生成一个ECC校验和，称之为原ECC校验和，保存到PAGE的OOB（out-of-band）数据区中。

当从NAND Flash中读取数据的时候，每256字节我们生成一个ECC校验和，称之为新ECC校验和。

校验的时候，根据上述ECC生成原理不难推断：将从OOB区中读出的原ECC校验和新ECC校验和按位异或，若结果为0，则表示不存在错（或是出现了ECC无法检测的错误）；若3个字节异或结果中存在11个比特位为1，表示存在一个比特错误，且可纠正；若3个字节异或结果中只存在1个比特位为1，表示OOB区出错；其他情况均表示出现了无法纠正的错误

 

 

 

2.3   NANDFLASH 坏块管理

在进行数据存储的时候，我们需要保证数据的完整性，而NAND Flash存储器芯片由于工艺上问题，不可避免就会出现有的Block中就是某个位或某些位是块的，就是用块擦除命令也是无法擦除的。如果数据存储到这个坏块中，就无法保证该数据存储的完整性。对于坏块的管理首先我们要定义一个坏块管理表：unsigned char BAD_BLOCK_TABLE [128]，此数组可以存储1024个Block状态，即每一个字节存储8个Block状态。我们要存储一批数据到NAND Flash中去某个Block时，先执行Block擦除操作，然后分析该Block的1st
Page和2st Page中的每个位是否全是FFH，如果全是FFH，则在BadBlockTable数组当前Block对应的字节位给置0，否则置1。如果是1表示当前的块是不能存储数据的，这时需要更换下一个Block来存储这些数据，这样我们重复上面的动作分析再进行分析是否可以存储数据，该块能存储就存储到该块中去。（详见具体NANDFLASH 手册）

2.4  DMA 传送方式

NAND 控制器包含一个宽度为32 b，深度为4 的缓冲FIFO，用于解决高速总线与低速设备

之间数据传输速度的匹配问题。为提高总线的传输效率，以及控制器设计的便利性，NAND

FLASH 在总线上的数据传输采用DMA 的方式来完成。譬如在读取FLASH 一页数据时，数

据持续写入控制器FIFO，FIFO 满时发出DMA 传输的请求，同时暂停FLASH 的数据读取，

控制信号nRE 拉高，直至DMA 响应请求即FIFO 不满时，FLASH 的数据传输重新开始。

当选择应用的FLASH 位宽为8，页大小为(512+16)B 时，控制器需要发出(32+1)次4 拍字宽

度的DMA 传输请求来完成数据和校验信息的读取。

控制模块的上作主要是将总线接口转换的控制信号，按照NAND FLASH 的接口协议．将片

选、地址、命令、读写使能按照所配置的时序要求，发送到NAND FLASH 中，并且控制数

据的传输个数，以及DMA 请求、数据传输完成中断、数据错误中断等系统信号。

2.5  NANDFLASH 启动

     NANDFLASH 跟NOR FLASH有一个本质的区别就是NANDFLASH不能执行代码，

而在SDRAM中执行程序，所以在系统的启动过程中有步代码从NANDFLASH中搬迁到SDRAM中的过程。随后会在7120的实例中阐明。

 

二 调试T3G 7210 NANDFLASH

 

2.1       系统启动

2.1.1            系统启动流程图

     第一步：

说明：硬件的BOOTLOADER执行，执行的目的是把NANDFLASH第一个BLOCK中第一个 16kbytes 内容加载到SCRAM中去执行 相关模块psboot

第二步：

说明：NAND Bootloader 加载到SCRAM中后执行，执行的目的根据分区表把相应分区的内容加载到SCRAM中执行  相关模块psboot

第三步

说明：执行Splashscreen  就是开机动画，由于我们是模块没有屏幕这个模块并没有什么用，

可以把代码屏蔽掉。

第四步：

说明：执行完开机动画后，加载CODE区，开始执行代码。

  相关文件说明：

   修改启动这块代码我们只要关注psboot  psstartup,具体修改文件如下：

   psboot\modules\bootnand\srce\Rest.s  

IF NAND_FLASH_512M_HDW

         ; 32-word ROM Boot loader parameter list

         dcd   0x1234567          ; magic number causes NandFlash boot; 512M flash,

 ELSE

         dcd   0x1234576          ; magic number causes NandFlash boot

 ENDIF

  psboot\modules\bootnand\srce\ link.map

  在实际的调试的过程中，发现在编译bootnand这个模块的时候ZI区会超RAM（请注意UNINIT 这个关键的属性值），为了解决这个问题，需要去掉link.map中相应的几个字段。

#       BUFFER1 0x8000 UNINIT  0x8000

#       {

#                bootnand.o (buffer1)

#       }

#       BUFFER2 0x10000 UNINIT  0x8000

#       {

#                bootnand.o (buffer2)

#       }

psboot\modules\bootnand\output\Makefile

  BLOCK_SIZE                  = 16384

psstartup\modules\conf\incl\ config_bootnand.h

#define NANDFLASH_PAGE_SIZE             512

#define NANDFLASH_SPARE_SIZE            16

#define NANDFLASH_PAGES_PER_BLOCK       32

#define NANDFLASH_N_BLOCKS              4096

上面是设置 NANDFLASH的页与块，这也是大页换小页第一个需要改的。

#define NANDFLASH_READ_COMMAND_2_P    0

这个宏的定义跟读NANDFLASH发的指令有关，大家可以在代码中搜一下就一目了然了。

 

修改如下函数 这个跟NANDFLASH的地址线有关，修改时可用查看一下NANDFLASH手册

static __inline void

platform_page_address (int page, unsigned char address [])

{

#ifdef NAND_FLASH_512M_HDW

    address [0] = 0;

    address [1] = (unsigned char)  ((unsigned) page & 0xff);

    address [2] = (unsigned char) (((unsigned) page >> 8) & 0xff);

    address [3] = (unsigned char) (((unsigned) page >> 16) & 0x01);

#else

    address [0] = 0;

    address [1] = 0;

    address [2] = (unsigned char)  ((unsigned) page & 0xff);

    address [3] = (unsigned char) (((unsigned) page >> 8) & 0xff);

#endif

}

到现在为止BOOTNAND应该可以正常运行了，不过要让系统的正常运行还需要修改一些文件

下面一一道来。

Pstffs\modules\dntf\incl\dntf.hec

#ifdef NAND_FLASH_512M_HDW

#define NAND_PAGE_SIZE        512

#define NAND_SPARE_SIZE       16

#define NAND_ECC_SIZE         10 //original: 10,  fxj,

#define NAND_PAGES_PER_BLOCK  32

#define NAND_BLOCK_SIZE       (NAND_PAGE_SIZE * NAND_PAGES_PER_BLOCK)

#define NAND_NUM_BLOCKS       200  //original 100, fxj,

#define NAND_MIN_VALID_BLOCKS 15

#define NAND_MAX_BAD_BLOCKS   (NAND_NUM_BLOCKS / 10 ) // 10% of size

#else

#define NAND_PAGE_SIZE        2048

#define NAND_SPARE_SIZE       64

#define NAND_ECC_SIZE         10

#define NAND_PAGES_PER_BLOCK  64

#define NAND_BLOCK_SIZE       (NAND_PAGE_SIZE * NAND_PAGES_PER_BLOCK)

#define NAND_NUM_BLOCKS       100

#define NAND_MIN_VALID_BLOCKS 15

#define NAND_MAX_BAD_BLOCKS   (NAND_NUM_BLOCKS / 10 ) // 10% of size

#endif

注意：这个宏跟NXP的mgrpaging 这个库文件有直接关系，而我们没有这个库的原文件，所以这宏的修改基本来说是没有用的，需要NXP的支持。

Pstffs\modules\tffsal\input\dntfecc.c

#ifdef NAND_FLASH_512M_HDW

/** The number of bits in ECCs generated by the NFI */

#define NFI_ECC_BITS           22

#define NFI_ECC_CHUNK_SIZE     0x100

#define NAND_FLASH_PAGE_BYTES  0x200

#else

/** The number of bits in ECCs generated by the NFI */

#define NFI_ECC_BITS           22

#define NFI_ECC_CHUNK_SIZE     0x100

#define NAND_FLASH_PAGE_BYTES  0x800

#endif

修改各OPT中的宏定义。

-DNAND_FLASH_PAGE_BYTES

-DNAND_FLASH_SPARE_BYTES

-DNAND_FLASH_BLOCK_BYTES

-DNAND_FLASH_BLOCKS

-DNAND_FLASH_FS_BASE

-DNAND_FLASH_FS_MEM_BASE

-DNAND_FLASH_FS_BLOCKS

添加相应NANDFLASH处理文件,需要填充的几个结构:

llinit_katSDIReConfTab

llinit_katSDIInitTab

llinit_katNFIInitTab

llinit_NFICmd_Config

llinit_NFIDesConf

修改ECC的算法 

compute_page_ecc   

原为：for(j=0; j<8; j++)    //8个256  大页

改为：for(j=0; j<2; j++)   // 2个256   小页

到现在为止，NANDFLASH的驱动也完成，接下来就是文件系统的配置了，主要关注

vman5cfg.c 这个文件

需要注意三个宏：

#define BBM_RESERVED        88   坏块的预留BLOCK数

MC_VOLMAN_ADD_DEVICE      添加分区

MC_VOLMAN_ADD_VOLUME     在相应分区上添加根目录

T3G7210分为2个分区，3个跟目录

NANDFLASH  包含 sysv   app

FTL_NAND    包含 share