SylixOS下基於NUC970的NAND驅動

時間  2019-12-05
標籤 sylixos 基於 nuc970 nuc nand 驅動 简体版
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開發環境

  1. 開發環境

    宿主機： Windows7 64bits 系統算法

    開發板： 安米MDK972框架

    軟件環境： RealEvo-IDE3.0函數

    NAND Flash： S34ML02G100TF100佈局

  2. S34ML02G100TF100芯片參數

  • Density:2 Gbitui

  • Input / Output Bus Width: 8-bitsspa

  • Page Size:2112 (2048 + 64) bytes; 64 bytes is spare area指針

  • Block Size: 64 Pages;128k + 4k bytesrest

  • Plane Size: 1024 Blocks per Plane;128M + 4M bytescode

  • Device Size: 2 Planes per Device or 256 Mbyteip

NAND控制器結構

     NUC970的NAND控制器包含在FMI中。FMI分爲DMA單元和FMI單元。對於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

 

技術實現

  1. 驅動框架

    SylixOS中NAND Flsh的驅動框架如圖 3-1所示。NAND通用驅動主要在fs/mtd/nand/nand_base.c中，該文件包含了NAND的通用操做。驅動工程師須要在NAND通用驅動的基礎上實現與硬件相關的驅動層的結構體（nand_chip），該結構體包含了對具體硬件相關的控制和操做函數，以及相關硬件參數和配置信息。MTD層與文件系統，SylixOS已經徹底實現，不須要驅動工程師實現。

    圖 3-1   NAND驅動框架

  2. 框架實現

    NAND驅動須要完成NAND控制器、ECC的配置以及NAND的相關操做函數及文件系統掛載，若是使用硬件ECC通常本身定義OOB佈局。NUC970驅動實現的操做如程序清單 3-1所示。

    程序清單 3-1   NAND實現框架

    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;

     

  3. 控制器初始化

    控制器初始化主要實現了模塊時鐘使能、管腳複用、時序設置、片選、解除寫保護、頁大小、軟件復位等操做。

  4. ECC配置

    ECC配置主要設置冗餘區大小，保護前3字節，自動寫校驗值到NAND，設置算法等級，ECC使能等操做。

  5. 函數cmd_ctrl

    該函數主要實現對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

     

    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);
    }
}

  6. 函數cmdfunc

    該函數主要實現向芯片中寫命令的功能，在系統提供的默認函數中經過調用cmd_ctrl函數來實現具體寫操做。因爲NUC970的控制器需在最後一個地址週期手動設置EOA位，沒法使用默認函數，差別代碼如程序清單 3-3所示：

    程序清單 3-3   命令功能函數差別代碼

    writel((iColumn >> BUS_WIDTH) | NANDADDR_EOA, REG_NANDADDR);

     

  7. 函數dev_ready

    該函數主要用來得到設備ready/busy引腳狀態。若是該函數指針設置爲NULL沒法得到ready/busy引腳狀態，則ready/busy信息須要經過讀取NAND芯片的狀態寄存器。代碼實現如程序清單 3-4所示。

    程序清單 3-4  得到NAND狀態

    return ((readl(REG_NANDINTSTS) & NANDINTSTS_RB0_Status) ? 1 : 0);

     

  8. 函數read_byte

    該函數功能爲從NAND芯片讀取一個字節，代碼如程序清單 3-5所示。

    程序清單 3-5  從NAND讀一個字節

     

    return ((UCHAR)readl(REG_NANDDATA));

     

  9. 函數write_buf

    該函數功能爲從一個緩衝區寫數數據到NAND芯片。代碼實現如程序清單 3-6。

    程序清單 3-6  寫緩衝區數據到NAND

     

    for (i = 0; i < iLen; i++) {
        writel(pucbuf[i], REG_NANDDATA);
    }

     

  10. 函數read_buf

    該函數功能爲從NAND芯片讀數據到一個緩衝區。代碼實現如程序清單 3-7所示。

    程序清單 3-7  讀數據到緩衝區

     

    for (i = 0; i < iLen; i++) {
        writel(pucbuf[i], REG_NANDDATA);
    }

     

  11. 函數ecc.hwctl

    該函數用於控制硬件ECC發生器，只有在使用硬件ECC時實現。本例的硬件校驗在傳輸中實現，所以該函數爲空實現。

  12. 函數ecc.calculate

    該函數用於ECC計算，或從ECC硬件中讀回。本例的硬件校驗在傳輸中實現，所以該函數爲空實現。

  13. 函數ecc.correct

    該函數用於ECC校訂。本例的硬件校驗在傳輸中實現，所以該函數爲空實現。

  14. 函數ecc.write_page

    該函數主要實現帶ECC的寫一頁數據到NAND芯片。在傳輸的過程當中，ECC電路會自動計算ECC校驗值，並存儲到控制器分配的寄存器組中。完成傳輸後寄存器組中的OOB數據會根據設置自動寫進NAND芯片。實現流程如程序清單 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;
}
     

     

  15. 函數ecc.read_page

    該函數主要實現帶ECC校驗的從NAND芯片讀出一頁數據。本例爲硬件ECC，須要先讀出OOB區數據到控制器分配的寄存器組中。在數據傳輸的過程當中，ECC電路會計算ECC校驗值，並與寄存器組中的值比較，檢查是否產生錯誤，以及定位和計算校錯值。若產生錯誤，程序須要根據錯誤位置和錯誤值進行校錯。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;
}

     

  16. 函數ecc.read_oob

    該函數主要實現從芯片中讀取OOB數據。實現流程如程序清單 3-10所示。

    程序清單 3-10  帶硬件ECC的讀OOB區數據

     

    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;
}

     

  17. ecc.layout

    nand_ecc爲ECC佈局控制結構體。經過該結構體配置OOB區中ECC的位數和位置，可用位數和空閒位數。本例經過調用程序清單 3-11代碼實現OOB區的佈局控制。

    程序清單 3-11   OOB區佈局

     

    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 ;
}

     

  18. 文件系統掛載

    在SylixOS下NAND Flash一般掛載YAFFS文件系統，並分爲n0和n1分區，其中n0分區用做啓動分區，n1做爲應用分區。掛載流程如程序清單 3-12所示。

    程序清單 3-12  文件系統掛掛載

     

    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);

     

參考資料

    無。

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