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专家博客:NAND Flash结构与驱动分析

  三、NAND flash驱动解读

  以前由于做移植多一些,那些工作很简单(现在看来),从来都不用去关心驱动里面到底怎么实现的,这几次面试才发现真的是学的太浅了,似乎我还在学习仰泳而那些牛人基本都属于潜水级的了,潜的不知有多深。我对照着开发板所带的NAND flash驱动和k9f1208的芯片资料把这些代码通读了一遍,终于明白了NAND flash的读写过程是如何实现的了。我所参考的驱动是mizi公司为三星芯片所写的,我看看了,大概和官方2.4.18内核的nand.c差不多。

  在 s3c2410处理器中有专门的NAND flash控制器,他们位于SFR区,具体可以参看s3c2410用户手册。以下的这些代码均可以在vivi或者kernel里面找到,文中会标明程序出自何处。在vivi中,有关NAND flash的驱动都在driver/mtd/nand/下,该目录中包含的源文件:smc_core.c是NAND flash的主要驱动。

  NAND flash 芯片定义了一个很长的结构,这个结构中包含了操作NAND flash的函数和一些必要的变量(include/mtd/nand.h)。

  struct nand_chip {
  #ifdef CONFIG_MTD_NANDY /* =y */
  void (*hwcontrol)(int cmd);
  void (*write_cmd)(u_char val);
  void (*write_addr)(u_char val);
  u_char (*read_data)(void);
  void (*write_data)(u_char val);
  void (*wait_for_ready)(void);
  int page_shift;
  u_char *data_buf;
  u_char *data_cache;
  int cache_page;
  struct nand_smc_dev *dev;
  u_char spare[SMC_OOB_SIZE];
  #else /* CONFIG_MTD_NANDY */
  ……
  #ifdef CONFIG_MTD_NAND_ECC
  u_char ecc_code_buf[6];
  u_char reserved[2];
  #endif
  #endif /* CONFIG_MTD_NANDY */
  };

  纵观对NAND flash的各种操作(read、write、erase),无外乎如下几种操作:

  1.选择flash nand_select()
  2.发送命令 nand_command()
  3.进行相应操作 read,write……
  4.反选NAND flash nand_deselect()

  下面是以上四步的实现代码:

  1、选择NAND flash

  #define nand_select() this->hwcontrol(NAND_CTL_SETNCE);
  nand_command(mtd, NAND_CMD_RESET, -1, -1);
  udelay (10);

  hwcontrol(NAND_CTL_SETNCE) 的作用是设置2410的NAND FLASH CONFIGURATION (NFCONF) REGISTER的NAND Flash Memory chip enable位为0,这位寄存器在自动重启后就被系统自动清零。如果要访问NAND flash的内存,这位必须置1。

  nand_command(mtd, NAND_CMD_RESET, -1, -1);向flash发送命令,此命令为reset,即为重置NAND flash。

  然后是10us的延迟,给flash个反应时间。

  2、发送命令

  Nand_command()同样在smc_core.c中实现。NAND flash的命令有如下几种:

  命令 命令值 描述

  NAND_CMD_READ0 0 读操作
  NAND_CMD_READ1 1 读操作
  NAND_CMD_PAGEPROG 0x10 页编程操作
  NAND_CMD_READOOB 0x50 读写OOB
  NAND_CMD_ERASE1 0x60 读写操作
  NAND_CMD_STATUS 0x70 读取状态
  NAND_CMD_STATUS_MULTI 0x71 读取状态
  NAND_CMD_SEQIN 0x80 写操作
  NAND_CMD_READID 0x90 读Flash ID号
  NAND_CMD_ERASE2 0xd0 擦写操作
  NAND_CMD_RESET oxff 复位操作

  按照程序的注释,可以将该函数的实现分为如下几步:

  1、Begin command latch cycle

  实现代码:

  this->hwcontrol(NAND_CTL_SETCLE);
  this->hwcontrol(NAND_CTL_DAT_OUT);

  找到第二条语句的定义,发现什么都么做,不解!!希望达人解答。我猜想可能是一个数据读出的使能操作,允许数据读出。

  Command Latch Enable(CLE) and Address Latch Enable(ALE) are used to multiplex command and address respectively, via the I/O pins. The CLE input controls the path activation for commands sent to the command register. When active high, commands are latched into the command register through the I/O ports on the rising edge of the nWE signal. 看了这段英文相信对第一条语句的作用已经十分清楚了,他就是用来控制向命令寄存(COMMAND SET (NFCMD) REGISTER)发送命令的。

  2、 Write out the command to the device

  这部分对于不同的命令来说,操作的步骤也不太相同,如果为写操作,那么还有根据flash不同的容量决定操作步骤,具体可以参看代码。如果为其他命令,那么就是简单的一行:

  this->write_cmd (command);

  将命令直接想到命令寄存器(NFCMD[7:0])中。

  3、 Set ALE and clear CLE to start address cycle & Serially input address

  1中已经提到了ALE和CLE的作用,现在开始发送地址。

  实现代码:

  this->hwcontrol(NAND_CTL_CLRCLE); // clear the command latch enable
  this->hwcontrol(NAND_CTL_SETALE); // set the address latch enable

  然后按位操作,是用函数write_addr()将地址写到NAND FLASH ADDRESS SET (NFADDR) REGISTER中。

  4、 Latch in address

  实现代码:

  this->hwcontrol(NAND_CTL_CLRALE);
  this->hwcontrol(NAND_CTL_DAT_IN);

  地址发送完毕,清楚ALE。

  5、 Pause for 15us

  我使用的VIVI中,使用udelay (15)延时15us,但这个时间会因NAND Flash的不同而不同。

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