norflash驱动编写笔记

Posted 2020-08-22 robot developer

【转自】http://blog.csdn.net/ziyiyunmen/article/details/9744901

 

一、Linux Flash驱动结构

  1、Linux MTD系统层次

在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在/dev子目录下建立MTD字符设备节点(主设备号为90)和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)和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。

 

  2、Linux 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6个mtd_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_info的type字段给出底层物理设备的类型，包括MTD_RAM、MTD_ROM、MTD_NORFLASH、MTD_NANDFLASH等。

2) flags字段标志可以是MTD_WRITEABLE、MTD_BIT_WRITEABLE、MTD_NO_ERASE、MTD_POWERUP_LOCK等的组合。

3) mtd_info中的的read()、write()、read_oob()、write_oob()、erase()是MTD设备驱动要实现的主要函数。但是在NOR和NAND的驱动代码中几乎看不到mtd_info的成员函数，这是因为Linux在MTD的下层实现了针对NOR Flash和NAND 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;

};

 

在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;     //主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_partition和mtd_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

在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name、size、bankwidth和phys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　以map_info和探测的接口类型(如"cfi_probe"等)为参数调用do_map_probe()，探测Flash得到mtd_info。

 

三、NOR Flash驱动程序