Linux開發十六

nand驅動

象棋小子 1048272975

nand flash具有大容量、改寫速度快、接口簡單等優點，適用於大量數據的存儲，爲固態大容量存儲提供了廉價有效的解決方案。Linux內核已經支持s3c2416的nand控制器，可以支持各種容量的nand flash。

1. nand設備

nand設備包含了名字、獨有的資源等等一些驅動程序的硬件或自定義信息。通過platform_add_devices(platform_device_register)函數將定義的平臺設備註冊到內核中，用於匹配設備驅動。

內核在drivers\mtd\nand\ s3c2410.c目錄中實現了s3c2416 nand驅動， nand設備平臺代碼如下。

static struct mtd_partitionhome_default_nand_part[] = {

[0]= {

.name = "Bootloader",

.offset = 0,

.size = 0x100000,

.mask_flags = MTD_CAP_NANDFLASH,

[1]= {

.name = "Logo",

.offset = 0x100000,

.size = 0x200000,

.mask_flags = MTD_CAP_NANDFLASH,

[2]= {

.name = "Kernel",

.offset = 0x300000,

.size = 0x400000,

.mask_flags = MTD_CAP_NANDFLASH,

[3]= {

.name = "Rootfs",

.offset = 0x700000,

.size = MTDPART_SIZ_FULL,

};

static struct s3c2410_nand_sethome_nand_sets[] = {

[0]= {

.name = "NAND",

.nr_chips = 1,

.nr_partitions = ARRAY_SIZE(home_default_nand_part),

.partitions = home_default_nand_part,

};

static struct s3c2410_platform_nandhome_nand_info = {

.tacls = 10,

.twrph0 = 20,

.twrph1 = 10,

.ecc_mode = NAND_ECC_HW,

.nr_sets = ARRAY_SIZE(home_nand_sets),

.sets = home_nand_sets,

};

staticstruct resource s3c_nand_resource[] = {

[0] = DEFINE_RES_MEM(S3C_PA_NAND, SZ_1M),

};

structplatform_device s3c_device_nand = {

.name ="s3c2410-nand",

.id =-1,

.num_resources = ARRAY_SIZE(s3c_nand_resource),

.resource =s3c_nand_resource,

};

nand ecc校驗方式在home_nand_info結構體中設置，設置爲NAND_ECC_HW。在板級初始化函數home2416_machine_init()中加入nand平臺數據s3c_nand_set_platdata(&home_nand_info)，在static struct platform_device *home2416_devices[]板級平臺設備列表中加入&s3c_device_nand，使nand設備能夠註冊到內核中。

2. 內核配置

Linux配置支持nand設備驅動，選中Device Drivers->Memory Technology Device(MTD) support->NAND Device Support->NAND Flash support for Samsung S3CSoCs。

nand ecc校驗方式在nand platform data中設置，由於nand flash會出現位翻轉的問題，一般需要對nand flash進行ecc校驗和糾錯。Linux內核支持無ecc、軟件ecc、硬件ecc這三種方式，內核無ecc情況下，應該保證數據的其他地方有ecc校驗(如yaffs允許使用自身的ecc校驗)，不然數據可能是不可靠的。一般情況下是在內核做ecc校驗，對於支持硬件方式產生ecc的nand控制器，驅動層應優先讓內核採用硬件ecc，軟件ecc會耗費更多的cpu資源，也遠達不到硬件ecc的速度性能。

3. nand測試

cat /proc/mtd可以知道分區信息。我們在nand平臺設備中設置了四個分區，第一個分區用來存放bootloader，第二個分區用來存放Logo，第三個分區用來存放Linux內核，剩餘空間作爲第四個分區根文件系統區域。

cat /proc/partitions可以知道有四個mtd設備，分別對應nand flash的四個分區。在/dev目錄中創建這四個mtd設備文件。

mknod /dev/mtdblock0 c 31 0

mknod /dev/mtdblock1 c 31 1

mknod /dev/mtdblock2 c 31 2

mknod /dev/mtdblock3 c 31 3

bootloader是上電啓動後最先運行的一段代碼，它的固化以及啓動是與芯片平臺息息相關的，需要參考相應芯片平臺手冊。例如對於s3c2416 nand啓動，要求bootloader必須放在nand flash的0地址處，其中的8k SteppingStone必須採用8位ecc校驗。

對於Linux內核，根文件系統，數據(如Logo)是由bootloader來固化的，其中Linux內核是由bootloader加載的，Linux內核固化的方式，如nand flash固化地址、固化採用的ecc校驗等並無強制要求，只需bootloader採用與固化時相同的方式去加載即可。

根文件系統是由Linux內核啓動去掛載的。因此，Linux內核在掛載根文件系統時，就採用內核的ecc校驗方式去讀取nand flash。這就要求bootloader在固化根文件系統時，固化的方式(如ecc layout、ecc校驗糾錯方式)必須與內核nand驅動層採用的方式完全一致，不然內核將無法讀取根文件系統中的數據並掛載。

我們在Linux內核配置中選擇了硬件ecc，驅動層每256 byte產生3 byte的硬件ecc，ecc layout方式可以查看Linux內核源碼。筆者在bootloader中實現了跟Linux內核一致的方式，可以固化並啓動Linux系統，具體實現可以參考筆者的bootloader源碼。

讀取Bootloader分區的512字節數據，bootloader有相應的ecc校驗方式，與Linux的ecc校驗方式不一致，Linux內核無法讀取數據。