重庆分公司
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SylixOS下基于NUC970的NAND驱动
开发环境
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宿主机： Windows7 64bits 系统
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开发板： 安米MDK972
软件环境： RealEvo-IDE3.0
NAND Flash： S34ML02G100TF100
S34ML02G100TF100芯片参数
Density:2 Gbit
Input / Output Bus Width: 8-bits
Page Size:2112 (2048 + 64) bytes; 64 bytes is spare area
Block Size: 64 Pages;128k + 4k bytes
Plane Size: 1024 Blocks per Plane;128M + 4M bytes
Device Size: 2 Planes per Device or 256 Mbyte
NAND控制器结构
NUC970的NAND控制器包含在FMI中。FMI分为DMA单元和FMI单元。对于NAND，支持单一DMA通道和硬件ECC，如图 2-1所示。
图 2-1 NUC970 NAND控制器
技术实现
驱动框架
SylixOS中NAND Flsh的驱动框架如图 3-1所示。NAND通用驱动主要在fs/mtd/nand/nand_base.c中，该文件包含了NAND的通用操作。驱动工程师需要在NAND通用驱动的基础上实现与硬件相关的驱动层的结构体（nand_chip），该结构体包含了对具体硬件相关的控制和操作函数，以及相关硬件参数和配置信息。MTD层与文件系统，SylixOS已经完全实现，不需要驱动工程师实现。
图 3-1 NAND驱动框架
框架实现
NAND驱动需要完成NAND控制器、ECC的配置以及NAND的相关操作函数及文件系统挂载，如果使用硬件ECC一般自己定义OOB布局。NUC970驱动实现的操作如程序清单 3-1所示。
程序清单 3-1 NAND实现框架
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;
控制器初始化
控制器初始化主要实现了模块时钟使能、管脚复用、时序设置、片选、解除写保护、页大小、软件复位等操作。
ECC配置
ECC配置主要设置冗余区大小，保护前3字节，自动写校验值到NAND，设置算法等级，ECC使能等操作。
函数cmd_ctrl
该函数主要实现对ALE/CLE/nCE的控制，同时用来写命令和地址。
程序清单 3-2 命令控制函数
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); } }函数cmdfunc
该函数主要实现向芯片中写命令的功能，在系统提供的默认函数中通过调用cmd_ctrl函数来实现具体写操作。由于NUC970的控制器需在最后一个地址周期手动设置EOA位，无法使用默认函数，差异代码如程序清单 3-3所示：
程序清单 3-3 命令功能函数差异代码
writel((iColumn >> BUS_WIDTH) | NANDADDR_EOA, REG_NANDADDR);
函数dev_ready
该函数主要用来获得设备ready/busy引脚状态。如果该函数指针设置为NULL无法获得ready/busy引脚状态，则ready/busy信息需要通过读取NAND芯片的状态寄存器。代码实现如程序清单 3-4所示。
程序清单 3-4 获得NAND状态
return ((readl(REG_NANDINTSTS) & NANDINTSTS_RB0_Status) ? 1 : 0);
函数read_byte
该函数功能为从NAND芯片读取一个字节，代码如程序清单 3-5所示。
程序清单 3-5 从NAND读一个字节
return ((UCHAR)readl(REG_NANDDATA));
函数write_buf
该函数功能为从一个缓冲区写数数据到NAND芯片。代码实现如程序清单 3-6。
程序清单 3-6 写缓冲区数据到NAND
for (i = 0; i < iLen; i++) { writel(pucbuf[i], REG_NANDDATA); }函数read_buf
该函数功能为从NAND芯片读数据到一个缓冲区。代码实现如程序清单 3-7所示。
程序清单 3-7 读数据到缓冲区
for (i = 0; i < iLen; i++) { writel(pucbuf[i], REG_NANDDATA); }函数ecc.hwctl
该函数用于控制硬件ECC发生器，只有在使用硬件ECC时实现。本例的硬件校验在传输中实现，因此该函数为空实现。
函数ecc.calculate
该函数用于ECC计算，或从ECC硬件中读回。本例的硬件校验在传输中实现，因此该函数为空实现。
函数ecc.correct
该函数用于ECC校正。本例的硬件校验在传输中实现，因此该函数为空实现。
函数ecc.write_page
该函数主要实现带ECC的写一页数据到NAND芯片。在传输的过程中，ECC电路会自动计算ECC校验值，并存储到控制器分配的寄存器组中。完成传输后寄存器组中的OOB数据会根据设置自动写进NAND芯片。实现流程如程序清单 3-8所示。
程序清单 3-8 带硬件ECC的写页
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; }函数ecc.read_page
该函数主要实现带ECC校验的从NAND芯片读出一页数据。本例为硬件ECC，需要先读出OOB区数据到控制器分配的寄存器组中。在数据传输的过程中，ECC电路会计算ECC校验值，并与寄存器组中的值比较，检查是否产生错误，以及定位和计算校错值。若产生错误，程序需要根据错误位置和错误值进行校错。具体流程如程序清单 3-9所示：
程序清单 3-9 带ECC的读页
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; }函数ecc.read_oob
该函数主要实现从芯片中读取OOB数据。实现流程如程序清单 3-10所示。
程序清单 3-10 带硬件ECC的读OOB区数据
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; }ecc.layout
nand_ecc为ECC布局控制结构体。通过该结构体配置OOB区中ECC的位数和位置，可用位数和空闲位数。本例通过调用程序清单 3-11代码实现OOB区的布局控制。
程序清单 3-11 OOB区布局
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 ; }文件系统挂载
在SylixOS下NAND Flash通常挂载YAFFS文件系统，并分为n0和n1分区，其中n0分区用作启动分区，n1作为应用分区。挂载流程如程序清单 3-12所示。
程序清单 3-12 文件系统挂挂载
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);
参考资料
无。
文章题目：SylixOS下基于NUC970的NAND驱动
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