十八flash 适配

Posted 2020-12-11 kele-dad

18.1 问题描述

上一节中，不管是 nandflash 还是 norflash 启动，都打印了 flash: 0bytes 的字样，这说明 flash 的识别有问题：

norflash 启动的：

nandflash 启动的：

前面移植 norflash 的时候记得已经修改过，不知道是否自己的代码没上传 git ，导致这个问题。现在开始重新修改下

18.2 norflash 适配

修改调试方式：

　　https://www.cnblogs.com/kele-dad/p/8999684.html

　　https://www.cnblogs.com/kele-dad/p/12890107.html

18.3 nandflash 原理

重新回顾一下 nandflash 的原理

18.3.1 nandflash 与 s3c2440 的接口电路

大致的电路图如下：

引脚含义：

S3C2440引脚	NandFlash 控制器含义	K9F2G08U0C引脚	含义
LDATA0~17	数据总线的0~7	I/O0~7	用于传输数据/命令/地址的数据线
FRnB	用来判断NandFlash是否就绪	R/B	高电平表示就绪，低电平表示正在忙
CLE	用来发出命令指示信号	CLE	高电平表示I/O线上传输的是命令
ALE	用来发出地址指示信号	ALE	高电平表示I/O线上传输的是地址
nFCE	用来发出片选信号	CE	片选信号
nFWE	用来发出写使能信号	WE	写使能信号
nFRE	用来发出读使能信号	RE	读使能信号

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18.3.2 nandflash 操作

看下 nandflash 的手册中的读操作的时序图(4.3节)：

1.  片选信号(CE)变为低电平后，选中 nandflash
2. ALE 电平变为低，表示当前周期内不操作地址
3. 检测 RB 信号，如果当前 RB 上是高电平，表示可以对 NANDFLASH 进行操作
4. ALE 保持低电平，WE 第一个周期电平变化中（数据在 WE 的上升沿期间发送），CLE 信号由低电平变为高电平，表示档期那 I/Ox 即 LDATA引脚上的数据是命令 00H
5. 之后，CLE重新变为低电平，不再发送命令，ALE电平拉高，开始发送地址
6. 之后循环进行发送命令地址。

 18.3.3 nandflash 命令集

18.4 修改代码支持 nandflash

18.4.1 确定配置项

在前面的图片中，Uboot 启动没有打印 Nand 的相关选项，查看源码，board_init_r() 函数中，调用的 initr_nand() 可以知道是由配置宏 CONFIG_CMD_NAND 控制的。需要配置此宏。

追踪 initr_nand() 函数，确定代码流程，来确定还需要配置宏：

 上面的uboot 总体流程图可以看到需要的配置选项：

• CONFIG_CMD_NAND：启用 NAND 支持和命令
CONFIG_SYS_NAND_SELF_INIT：调用自有的驱动进行初始化，看看 uboot 的手册怎么所的：
• 一般情况下，在 drivers/mtd/nand/nand.c 中的代码驱动了 nand 的初始化过程，这些代码提供了 mtd 和 nand 的结构，为一个特定设备调用了板载初始化函数，调用 nand_scan()，并注册进 mtd
• 这种安排没有为驱动程序提供在 nand_scan_ident() 和 nand_scan_tail() 之间运行代码的灵活性，或与正常情况不同的特殊情况
• 如果一个板定义了 CONFIG_SYS_NAND_SELF_INIT，drivers/mtd/nand/nand.c 中将调用一次 board_nand_init()，不带参数。该函数负责为主板上的每个 NAND 设备调用驱动程序的 init 函数，此函数将执行除设置 mtd->name 的所有初始化动作，之后将注册进 U-boot。最后这些任务是通过调用新的 mtd 设备上的 nand_register() 来完成的。
• 除了为驱动程序提供更大的灵活性之外，它还减少了 U-Boot 驱动程序和 Linux 驱动程序之间的差异，nand_init() 现在只调用一次 board_nand_init()，然后打印大小摘要。这也会使它更容易转换到延迟的 NAND 初始化。
• CONFIG_SYS_NAND_SELECT_DEVICE：

18.4.2 分析代码

分析之前，首先要看看 nand 的结构体和 mtd 的结构体，这两个结构体都很大，去代码 ubootincludelinuxmtd and.h 和 ubootincludelinuxmtdmtd.h 中去查看。

18.4.2.1 board_nand_init()

搜索此函数，可发现此函数都是各个开发板的 nand 芯片的自初始化代码，同样在 u-boot 代码中存在 s3c2410_nand.c 文件，此文件中包含了函数 board_nand_init() 函数，使用了 CONFIG_SYS_NAND_SELF_INIT 包含的那个函数不带入参，而 s3c2410_nand.c 中的初始化函数带参数。所以我们不能定义 CONFIG_SYS_NAND_SELF_INIT 属性，我们的代码分支也应该走 nand_init_chip() 函数。

从代码上看，需要定义一个配置宏 CONFIG_SYS_MAX_NAND_DEVICE，nand 设备的最大数量，当前 jz2440 只有一块 nand，可以将这个宏定义为 1。

nand_init_chip 执行：

nand_init_chip 函数提供了一个新宏需要配置 CONFIG_SYS_NAND_BASE，查 CPU 手册可以知道 nand 控制器的第一个寄存器的地址是 0x4e000000(NFCONF)。

现在进入 s3c2410_nand.c 中的 board_nand_init(struct nand_chip *nand) 函数进行初始化：

 1 /**
 2  * 入参 nand 只初始化了 IO_ADDR_R 和 IO_ADDR_W，这两个值为 nand 控制器的寄存器的起始地址
 3  * nand 的地址与全局变量 nand_chip[i] 相同
 4  */
 5 int board_nand_init(struct nand_chip *nand)
 6 {
 7     u_int32_t cfg;
 8     /** 这三个变量对应 NFCONF   寄存器中的 TACLS、TWRPH0、TWRPH1
 9      *  TACLS：CLE 和 ALE 持续值设置（0 至 3） Duration = HCLK × TACLS
10      *  TWRPH0：TWRPH0 持续值设置（0~7） Duration = HCLK × ( TWRPH0 + 1 )
11      *  TWRPH1：TWRPH1 持续值设置（0~7） Duration = HCLK × ( TWRPH1 + 1 )
12      */
13     u_int8_t tacls, twrph0, twrph1;
14     /** 获取了 时钟发生器和电源管理特殊寄存器 的基地址：2410 和 2440 是0x4c000000 */
15     struct s3c24x0_clock_power *clk_power = s3c24x0_get_base_clock_power();
16     /** 获取 nand控制器寄存器的基地址，2410 和 2440 是0x4e000000  */
17     struct s3c24x0_nand *nand_reg = s3c24x0_get_base_nand();
18 
19     debug("board_nand_init()
");
20 
21     /** readl(&clk_power->clkcon) 读 CLKCON 寄存器， (1 << 4)：1 左移动 4 位，然后两数字位或即，
22      *  即设置 CLKCON 寄存器中的 bit4 为1, bit4 为 NAND Flash Controller，
23      *  设为1 即使能进入 NAND Flash 控制器模块的 HCLK
24      */
25     writel(readl(&clk_power->clkcon) | (1 << 4), &clk_power->clkcon);
26 
27     /* 设置 NANDFLASH 控制器的 NFCONF 寄存器 */
28 #if defined(CONFIG_S3C24XX_CUSTOM_NAND_TIMING)
29     tacls  = CONFIG_S3C24XX_TACLS;
30     twrph0 = CONFIG_S3C24XX_TWRPH0;
31     twrph1 =  CONFIG_S3C24XX_TWRPH1;
32 #else
33     tacls = 4;
34     twrph0 = 8;
35     twrph1 = 8;
36 #endif
37     /** 依然是 NFCONF 的初始化 */
38     cfg = S3C2410_NFCONF_EN;
39     cfg |= S3C2410_NFCONF_TACLS(tacls - 1);
40     cfg |= S3C2410_NFCONF_TWRPH0(twrph0 - 1);
41     cfg |= S3C2410_NFCONF_TWRPH1(twrph1 - 1);
42     writel(cfg, &nand_reg->nfconf);
43 
44     /* initialize nand_chip data structure */
45     /** 读写寄存器指向 nand 控制器的 NFDATA 寄存器 */
46     nand->IO_ADDR_R = (void *)&nand_reg->nfdata;
47     nand->IO_ADDR_W = (void *)&nand_reg->nfdata;
48 
49     nand->select_chip = NULL; ///< select_chip 函数设置为 NULL
50 
51     /* read_buf and write_buf are default */
52     /* read_byte and write_byte are default */
53 #ifdef CONFIG_NAND_SPL
54     nand->read_buf = nand_read_buf;
55 #endif
56 
57     /* hwcontrol always must be implemented */
58     nand->cmd_ctrl = s3c24x0_hwcontrol; ///< 控制 ALE 和 CLE 的写入
59 
60     nand->dev_ready = s3c24x0_dev_ready; ///< nandflash 状态
61 
62     /** ecc 初始化 */
63 #ifdef CONFIG_S3C2410_NAND_HWECC
64     nand->ecc.hwctl = s3c24x0_nand_enable_hwecc;
65     nand->ecc.calculate = s3c24x0_nand_calculate_ecc;
66     nand->ecc.correct = s3c24x0_nand_correct_data;
67     nand->ecc.mode = NAND_ECC_HW;
68     nand->ecc.size = CONFIG_SYS_NAND_ECCSIZE;
69     nand->ecc.bytes = CONFIG_SYS_NAND_ECCBYTES;
70     nand->ecc.strength = 1;
71 #else
72     nand->ecc.mode = NAND_ECC_SOFT;
73 #endif
74 
75     /** 坏块存储地址 0x00020000 */
76 #ifdef CONFIG_S3C2410_NAND_BBT
77     nand->bbt_options |= NAND_BBT_USE_FLASH;
78 #endif
79 
80     debug("end of nand_init
");
81 
82     return 0;
83 }

18.4.2.2 nandscan

nand 初始化完成之后，要进行扫描。 

具体的设备扫描实现的第一阶段：

 1 /**
 2  * nand_scan_ident - [NAND Interface] Scan for the NAND device
 3  * @mtd: MTD device structure
 4  * @maxchips: 要扫描的芯片数量
 5  * @table: 可选的 NAND ID 表
 6  *
 7  * 这是 nand_scan() 函数的第一个阶段.它读取 flash ID 并设置相应地 MTD 字段。
 8  *
 9  */
10 int nand_scan_ident(struct mtd_info *mtd, int maxchips, struct nand_flash_dev *table)
11 {
12     int i, nand_maf_id, nand_dev_id;
13     struct nand_chip *chip = mtd_to_nand(mtd); ///< 获取 nand_chip 结构体
14     struct nand_flash_dev *type; ///< nandflash 的设备信息
15     int ret;
16 
17     /** dts 设备节点中存在，则进行 dts 中的 nand 初始化 */
18     if (chip->flash_node)
19     {
20         ret = nand_dt_init(mtd, chip, chip->flash_node);
21         if (ret)
22             return ret;
23     }
24 
25     /* 初始化 board_nand_init 中未初始化的函数 */
26     nand_set_defaults(chip, chip->options & NAND_BUSWIDTH_16);
27 
28     /* 获取flash ID和制造商 id，并查找是否支持该类型。*/
29     type = nand_get_flash_type(mtd, chip, &nand_maf_id, &nand_dev_id, table);
30     if (IS_ERR(type)) /** 没有获取到设备 */
31     {
32         if (!(chip->options & NAND_SCAN_SILENT_NODEV))
33             pr_warn("No NAND device found
");
34         chip->select_chip(mtd, -1); ///< 关闭 nand 设备
35         return PTR_ERR(type);
36     }
37 
38     chip->select_chip(mtd, -1); ///< 关闭 nand 设备
39 
40     /* 检查芯片阵列 */
41     for (i = 1; i < maxchips; i++)
42     {
43         chip->select_chip(mtd, i); ///< 片选打开
44         /* 参见 nand_get_flash_type 中的注释进行重置 */
45         chip->cmdfunc(mtd, NAND_CMD_RESET, -1, -1);
46         /* 发送读取设备 ID 的命令 */
47         chip->cmdfunc(mtd, NAND_CMD_READID, 0x00, -1);
48         /* 读取制造商和设备 id */
49         if (nand_maf_id != chip->read_byte(mtd) || nand_dev_id != chip->read_byte(mtd))
50         {
51             chip->select_chip(mtd, -1);
52             break;
53         }
54         chip->select_chip(mtd, -1);
55     }
56 
57 #ifdef DEBUG
58     if (i > 1)
59         pr_info("%d chips detected
", i);
60 #endif
61 
62     /* 存储 nand 芯片数并为 mtd 计算总的大小 */
63     chip->numchips = i;
64     mtd->size = i * chip->chipsize;
65 
66     return 0;
67 }
68 EXPORT_SYMBOL(nand_scan_ident);

 扫描实现的第二阶段：nand_scan_tail，主要用于填充 ECC 操作结构体和设置 nand 的缓存区，代码太长，不贴分析ubootdriversmtd and and_base.c。

18.4.2.3 nand 注册

 一直到此处，nandflash 的初始化流程结束。之后回到 nand_init 函数中。

18.4.2.4 board_nand_select_device

 

 这里是针对某些特殊的 nand 芯片的。我们不相关，所以也不用开 CONFIG_SYS_NAND_SELECT_DEVICE 宏

18.4.2.5 create_mtd_concat

这个函数的作用就是建立多个 nand 的芯片的连接。有多个 nand 芯片的时候，需要开启宏 CONFIG_MTD_CONCAT

 

 简而言之，就是将多个相同的设备合并为一个虚拟设备，然后只注册这个虚拟设备。

到现在为止，总体代码分析完毕。下一步就要进入正式移植。