25.Linux-Nor Flash驱动(详解)

1.nor硬件介绍:

 

从原理图中我们能看到NOR FLASH有地址线,有数据线,它和我们的SDRAM接口相似,能直接读取数据,但是不能像SDRAM直接写入数据,需要有命令才行

1.1其中我们2440的地址线共有27根(LADDR0~26),为什么是27根?

因为2440共有7个bank内存块,每个bank=128MB=(2^27)B,所以共有27根数据线

1.2为什么Nor Flash的地址线A0是接在2440的LADDR1上?

因为Nor Flash的数据共有16位,也就是每个地址保存了2B数据,而我们的2440每个地址是保存的1B数据,

比如:

当2440访问0X00地址时,就会读取到Nor上0地址的2B数据,然后2440的内存控制器会根据0x00来找到低8位字节,并返回给CPU,

当2440访问0x01地址时,由于2440的LADDR0线未接,所以还是访问Nor的0地址上的2B数据,然后内存控制器会根据0x01来找到高8位字节,并返回给CPU

1.3 nand和nor区别:

nor flash在价格上比nand贵,且容量很小 ,擦除和写数据都慢,好处在于接口简单,稳定,无位反转,坏块,常用于保存关键数据,而nand flash常用于保存大容量数据

在2440中是通过硬件开关来设置OM0为Nand启动还是Nor启动,如下图所示:

 

OM0具体参数如下所示,其中2440的OM1引脚默认接地

 

对于nand启动:OM0接地,nand flash的开始4KB会自动地被加载到2440内置的SRAM缓存器中,就可以直接读写

对于nor启动:OM0接高,2440访问的内存就是nor flash,可以直接读,但是不能直接写

 

2.nor flash命令如下所示(参考MX29LV160DBTI.pdf)

 

其中word是针对16位nand,byte针对8位nand.

由于我们2440的flash型号是MX29LV160DB,所以设备ID为0x2249

 

2.1 比如,当我们要program(往0x20地址写入0xff数据)时

需要以下3步:

1.发送解锁地址:

往nor地址0x555写入0xAA

往nor地址0x2AA写入0x55 

2.发送命令:     

往nor地址0x555写入0xA0                //进入program模式

3.写数据:

往nor地址0x20(PA)写入0xff(PD)          //往0x20写入0xff

(接下来就会一直是program模式,执行reset模式便可以退出)

2.2该NOR有两种规范, jedec, cfi(common flash interface) 

jedec

就是和nandflash的一样,通过读ID来匹配linux内核中drivers/mtd/chips/jedec_probe.c里的jedec_table[]数组,来确定norflash的各个参数(名称、容量、位宽等),如下图所示:

 

  • [0] = MTD_UADDR_0x5555_0x2AAA

表示解锁地址为0x5555,0x2AAAM,其中数组[0],表示属于8位flash,定义如下:

  •  CmdSet

使用哪种命令,一般CmdSet=0xFFF0

  • .NumEraseRegions= 1

只有1个不同的扇区区域

  • ERASEINFO(0x10000, 64)

共有64个扇区,每个扇区都是64KB(0x10000)

cfi

就是将这些参数保存在cfi模式下指定地址中, 往nor的0x55地址写入0x98,即可进入cfi模式,

cfi模式部分命令如下图所示:

 

当我们在cfi模式下,比如:读取nor地址0x27处的数据,便能读到nor的容量

如下图所示,之所以地址*2,是因为nor地址线A0接在我们2440的A1(退出cfi模式,使用复位命令即可)

读到0X15,0x15=21,如下图,刚好对应我们原理图的21根nor地址线,所以容量为2^21=2MB

 

2.3为什么上图的A20引脚没有接?

对于2440来讲,因为此时的A0~A19的容量刚好为2MB,与cfi模式下读取的数据一致,所以没有接A20

 

3.接下来便来分析如何写norflash驱动

3.1 先来回忆下之前的nandflsh驱动:

nandflsh驱动会放在内核的mtd设备中,而mtd设备知道如何通过命令/地址/数据来操作nandflash,所以我们之前的nandflash驱动只实现了硬件相关的操作(构造mtd_info,nand_chip结构体、启动nand控制器等)

同样地,norflash驱动也是放在内核的mtd设备中,mtd设备也知道对nor如何来读写擦除,只是不知道norflash的位宽(数据线个数),基地址等,所以我们的norflash驱动同样要实现硬件相关的操作,供给mtd设备调用

 

3.2参考内核自带的nor驱动:drivers/mtd/maps/physmap.c

进入它的init函数:

 

发现注册了两个platform平台设备驱动,进入physmap_flash结构体中:

 

发现3个未定义的变量:

CONFIG_MTD_PHYSMAP_BANKWIDTH: nandflash的字节位宽

CONFIG_MTD_PHYSMAP_START:nandflash的物理基地址

CONFIG_MTD_PHYSMAP_LEN: nandflash的容量长度

这3个变量是通过linux的menuconfig菜单配置出来的,若自己填入值,就不需要用menuconfig菜单配置了

 

3.3接下来我们就来配置内核,然后挂载这个内核自带的norflash驱动实验一番

3.4 首先make menuconfig,配置上面3个变量,然后设为模块

-> Device Drivers                

 -> Memory Technology Device (MTD) support  

 -> Mapping drivers for chip access                   //进入映射驱动


 

<M> CFI Flash device in physical memory map          //将支持cfi的norflash设置为模块

  •    (0x0) Physical start address of flash mapping  // 设置物理基地址
  •    (0x1000000) Physical length of flash mapping  // 设置容量长度,必须大于等于自身nor的2MB
  •    (2)   Bank width in octets (NEW)                   // 设置字节位宽,因为nor为16位,所以等于2

 


3.5 make modules 编译模块

如下图所示,可以看到physmap.c编译成.ko模块了

 

3.6 然后放在nfs目录下,启动开发板

如下图所示,insmod后打印了一串信息:

 

如下图所示,可以看到创建了2个mtd0字符设备,一个mtd0块设备:

 

 

4.接下来我们便分析physmap.c,如何写出norflash驱动的

其中physmap.c的probe函数如下

struct physmap_flash_info {
       struct mtd_info             *mtd;             //实现对flash的读写擦除等操作
       struct map_info            map;              //存放硬件相关的结构体
       struct resource             *res;
#ifdef CONFIG_MTD_PARTITIONS
       int                 nr_parts;
       struct mtd_partition      *parts;
#endif
};

static const char *rom_probe_types[] = { "cfi_probe", "jedec_probe", "map_rom", NULL };    //芯片名称

... ... static int physmap_flash_probe(struct platform_device *dev) { const char **probe_type; ... ... /*1. 分配结构体*/ info = kzalloc(sizeof(struct physmap_flash_info), GFP_KERNEL); /*2.设置map_info 结构体*/     info->map.name = dev->dev.bus_id; //norflash的名字 info->map.phys = dev->resource->start; //物理基地址 info->map.size = dev->resource->end - dev->resource->start + 1; //容量长度 info->map.bankwidth = physmap_data->width; //字节位宽 info->map.virt = ioremap(info->map.phys, info->map.size); //虚拟地址
simple_map_init(&info->map); //简单初始化map_info的其它成员 probe_type = rom_probe_types; /*3. 设置mtd_info 结构体 */ /*通过probe_type指向的名称来识别芯片,当do_map_probe()函数返回NULL表示没找到*/ /*当找到对应的芯片mtd_info结构体,便返回给当前的info->mtd */ for (; info->mtd == NULL && *probe_type != NULL; probe_type++) info->mtd = do_map_probe(*probe_type, &info->map); //通过do_map_probe ()来识别芯片 if (info->mtd == NULL) { //最终还是没找到芯片,便注销之前注册的东西并退出 dev_err(&dev->dev, "map_probe failed\n"); err = -ENXIO; goto err_out; } info->mtd->owner = THIS_MODULE; /*4.添加mtd设备*/ add_mtd_device(info->mtd); return 0; err_out: physmap_flash_remove(dev); //该函数用来注销之前注册的东西 return err; }

 

通过上面的代码和注释分析到,和我们上一节的nandflash驱动相似,这里是设置map_info 结构体和mtd_info结构体来完成的,当我们要对norflash分区就要使用add_mtd_partitions()才行

其中当*probe_type==“cfi_probe”时:

就会通过do_map_probe("cfi_probe", &info->map)来识别芯片.

最终会进入drivers/mtd/chips/cfi_probe.c中的cfi_probe_chip()函数来进入cfi模式,读取芯片信息

当*probe_type=="jedec_probe"时:

最终会进入drivers/mtd/chips/jedec_probe.c中的jedec_probe_chip ()函数来使用读ID命令,通过ID来匹配jedec_table[]数组.

所以注册一个块设备驱动,需要以下步骤:

  • 1. 分配mtd_info结构体和map_info结构体
  • 2. 设置map_info 结构体
  • 3. 设置mtd_info 结构体
  • 4. 使用add_mtd_partitions()或者add_mtd_device()来创建MTD字符/块 设备

 

5.接下来我们来参考physmap.c来自己写norflah驱动

代码如下:

#include <linux/module.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/mtd/mtd.h>
#include <linux/mtd/map.h>
#include <linux/mtd/partitions.h>
#include <asm/io.h>

 
static struct mtd_info        *mynor_mtd_info;
static struct map_info         *mynor_map_info;


static struct mtd_partition mynor_partitions[] = {
       [0] = {
        .name   = "bootloader",
        .size   = 0x00040000,
        .offset     = 0,
       },
       [1] = {
        .name   = "root",
        .offset = MTDPART_OFS_APPEND,
        .size   = MTDPART_SIZ_FULL,
       }
};
 
static const char *mynor_probe_types[] = { "cfi_probe", "jedec_probe",NULL};


static int mynor_init(void)
{
    int val;

/*1. 分配map_info 结构体和mtd_info结构体*/
    mynor_mtd_info=kzalloc(sizeof(struct mtd_info), GFP_KERNEL);
    mynor_map_info=kzalloc(sizeof(struct map_info), GFP_KERNEL);

/*2. 设置map_info 结构体*/
    mynor_map_info->name="my_nor";
    mynor_map_info->phys=0x0;                          //物理地址
    mynor_map_info->size=0x1000000;                 //=16M,长度必须大于等于norflash的2M容量
    mynor_map_info->bankwidth=2;                     //16位宽
    mynor_map_info->virt = ioremap(0x0, mynor_map_info->size);   //虚拟地址
    simple_map_init(mynor_map_info);

/*3. 设置mtd_info 结构体*/
   mynor_mtd_info = do_map_probe("cfi_probe", mynor_map_info);
   if (!mynor_mtd_info)
  {
 mynor_mtd_info = do_map_probe("jedec_probe", mynor_map_info);
 }

    if (!mynor_mtd_info)
    {
    printk("not available norflash !!!\r\n");
    goto err_out;
    }
    mynor_mtd_info->owner=THIS_MODULE;

 

/*4. 使用add_mtd_partitions()或者add_mtd_device()来创建MTD字符/块 设备*/
       add_mtd_partitions(mynor_mtd_info,mynor_partitions,2);
       return 0;

       
err_out:
       iounmap(mynor_map_info->virt);                      //取消虚拟地址映射
       kfree(mynor_map_info);
       kfree(mynor_mtd_info);      
       return 0;
}


static  void mynor_exit(void)
{
    del_mtd_partitions(mynor_mtd_info);                  //卸载分区
    iounmap(mynor_map_info->virt);                      //取消虚拟地址映射
    kfree(mynor_map_info);
    kfree(mynor_mtd_info);       
}

module_init(mynor_init);
module_exit(mynor_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

 

6.挂载驱动试验

(一定要在nor启动下挂载才行,因为2440使用nand启动时,是访问不了nor的前4k地址)

insmod挂载驱动后,如下图所示:

 

可以看到创建了两个分区“bootloader”,“root”,如下图所示,可以看到创建了2对mtd字符/块设备

 

6.1 接下来便来对root分区(mtd1)来试验(使用flash之前最好擦除一次)

步骤如下:

./flash_eraseall -j /dev/mtd1                      //使用mtd-util工具的flash_eraseal命令来擦除root分区(mtd1)

mount -t jffs2 /dev/mtdblock1 /mnt/                //使用mount挂载文件系统, -t:文件系统类型(type)

 

接下来就可以在/mnt目录下来任意读写文件了,最终会保存在flash的mtdblock1块设备中

(PS:可以参考内核自带的mtdram.c,里面是使用内存来模拟flash, 里面通过memcopy()等来实现对内存读写擦除)

 

 

下章学习 : 26.Linux-网卡驱动介绍以及制作虚拟网卡驱动(详解)

 

posted @ 2017-10-26 15:44  诺谦  阅读(10090)  评论(1编辑  收藏  举报