uboot 的nand驱动

 

s3c2410移植nand支持到uboot， 使用nand.c ,linux mtd 架构 【2】

u-boot-1.1.6与1.1.4相比，两者有较大的不同，1.1.6 更像是复制了 kernel 的方法来实现。

下面对nand flash的初始化代码nand_init()进行分析：

1.如果定义(CONFIG_COMMANDS & CFG_CMD_NAND)没定义(CFG_NAND_LEGACY) 则start_armboot()调用driver/nand/nand.c中的nand_init()，否则如果定义(CONFIG_COMMANDS & CFG_CMD_NAND)并且有定义了CFG_NAND_LEGACY，则调用自己定义的nand_init()。现在使用 driver/nand/nand.c中的nand_init()。
2.nand_init()调用本文件中的nand_init_chip()对nand进行初始化。
3.nand_init_chip()首先调用board_nand_init()。
4.board_nand_init()是需要自己添加的函数，这个函数的主要功能是对struct nand_chip结构体的函数指针赋值，让它们指向自己为nand驱动编写的一些函数，对未赋值的指针，uboot会在后面为其赋上通用nand驱动函数指针。此函数可放到自己板子目录的文件下。
5.nand_init_chip()接着调用nand_scan().
6.nand_scan()定义在drivers/nand/nand_base.c文件中。它首先对struct nand_chip结构体中在board_nand_init()函数中未赋值的指针赋上通用nand驱动函数指针。
7.nand_scan()->select_chip = nand_select_chip;

此函数用于打开或关闭nand芯片，0为打开，1为关闭。在这个函数中会调用nand_chip结构体中的 hwcontrol函数指针。 hwcontrol在board_nand_init()函数中被赋值。主要作用是向 nand flash发送一些nand flash开启与关闭命令。
8.nand_scan()剩余部分初始化nand_chip和mtd_info结构体。
9.nand_scan()最后在返回时调用drivers/nand/nand_bbt.c文件中的nand_default_bbt()。
nand_default_bbt()选择一个坏块描述表，返回时调用本文件中的nand_scan_bbt()（寻找建立一个坏块描述表）
10.最后返回到nand_init()，这样nand驱动的初始化完成了。

通过上述步骤我们可以知道，移植nand主要按如下步骤：

1、在board/xxx下建立c文件

2、在此文件上添加函数board_nand_init()，实现nand_chip的初始化功能

3、添加初始化的函数

4、在include/configs/xxx.h中定义相关宏，比如#define CFG_MAX_CHIPS

完成上述移植后，实际上启动后的uboot中的nand命令是通过include/nand.h实现的，例如nand erase调用了：

static inline int nand_erase(nand_info_t *info, ulong off, ulong size)

看看人家怎么做的：

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为了让uboot支持自己QT板子的nand flash而进行修改的部分 
1.前面的移植请参考我写的一篇《U-Boot的编译与移植到QT-S3C44B0X开发板上》，现在在board/51EDA/QT/目录下建立nand.c文件。
2.在nand.c中添加自己的board_nand_init()函数。设定nand_chip结构中的hwcontrol和dev_ready指针指向自己的函数QT_hwcontrol和QT_device_ready。并建立自己的QT_hwcontrol和QT_device_ready函数。
3.由于自己板子的nand flash的命令发送方式与uboot提供的通用nand flash命令发送方式不同，所以在nand.c文件中建立自己的命令发送函数QT_nand_command()，并在 board_nand_init()函数中将nand_chip结构中的cmdfunc指针指向QT_nand_command()函数，使其使用自己定义的发送命令函数。
4.在include/configs/QT.h中定义CFG_NAND_BASE用于指定自己板子nand flash的I/O地址。
5.在CONFIG_COMMANDS中打开CFG_CMD_NAND选项。
6.在include/configs/QT.h中定义NAND_MAX_CHIPS指定自己板子的nand flash芯片数。
7.在include/configs/QT.h中定义CFG_MAX_NAND_DEVICE指定想要支持的nand flash设备数。

//这是比较深入的分析：

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U-BOOT Nand命令支持
u-boot1.1.6 nand_legacy驱动提供了u-boot对nand相关命令的一个轻量级的实现，但好象可扩展性不足。本文主要分析u-boot 1.16/drivers/nand文档夹下的源程式。
一.关键数据结构
1.struct mtd_info
该结构在include＼linux＼mtd＼Mtd.h中定义，字段比较多，有很多还是函数指针，他是MTD设备操作的通用接口，这个结构中有一个比较重要的成员 void *priv，priv被声明成void指针，在下文的分析中会知道priv实际上指向了nand_chip结构。
2.struct nand_chip
   该结构在include＼linux＼mtd＼Nand.h中定义，从名字上看就知道u-boot用他来描述Nand Flash芯片的结构，比如他定义了页地址的偏移，页地址的位掩码等。struct nand_chip不用我们手动的初始化，而是由另外一个结构，struct nand_flash_dev在程式中动态的初始化。
3.struct nand_flash_dev
    该结构的定义有两处地方分别是
①include/linux/mtd/nand_legacy.h 由nand_legacy模块使用
②include/linux/mtd/nand.h       由u-boot通用nand架构使用
特别是在移植的时候要小心把两者混淆。我们先来看看改结构的定义
struct nand_flash_dev {
       char *name;            
       int id;
       unsigned long pagesize;
       unsigned long chipsize;
       unsigned long erasesize;
       unsigned long options;
};
name : Nand Flash名称
id : u-boot内部id编号???
chipsize : 以MB为单位的芯片大小，比如64（M）
erasesize : 擦除块的大小，比如0x4000（16K）
options : 一些选项，比较重要的是Flash的数据位宽，假如您的Nand Flash是16位宽的，则必须包含NAND_BUSWIDTH_16选项。我们必须根据所使用的Nand Flash来填充里面的字段。
4.关键数据结构在程式中的使用
struct nand_info_t nand_info[ CFG_MAX_NAND_DEVICE ];
在 drivers＼nand＼nand.c中定义。CFG_MAX_NAND_DEVICE是板子的Nand Flash芯片的数量必须在板子的配置文档中定义（比如 include＼configs＼smdk2410.h）。

static struct nand_chip nand_chip[CFG_MAX_NAND_DEVICE];
在drivers＼nand＼nand.c中定义。CFG_MAX_NAND_DEVICE的定义同上。

struct nand_flash_dev nand_flash_ids[] = { … };
在drivers＼nand＼nand_ids.c中定义。这里要注意一点，在include＼linux＼mtd＼nand_ids.h里面也 nand_flash_ids[]的定义，那是由nand legacy驱动模块使用的。两者不能混淆!!!。在nand_flash_ids的定义中我找到了适合我的Nand Flash的结构描述:
{"NAND 64MiB 3,3V 8-bit",        0x76, 512, 64, 0x4000, 0}
设备ID为0x76，页大小为512Byte，总的容量为64M，擦除块为0x4000（16K），数据位宽8Bit。假如您的Nand Flash没有合适的描述，需要自己在该数组中添加相应的定义。

二.Nand Flash初始化

1.nand_init（ drivers＼nand＼nand.c ）
nand_init函数在lib_xxx/Board.c的start_armboot中调用。是u-boot Nand的主函数。nand_init的主要功能是对CFG_MAX_NAND_DEVICE个Nand设备进行初始化（调用 nand_init_chip）,累加Nand Flash的总大小。在nand_init结束时，能够配置是否执行board_nand_select_device,选择Nand芯片。
2.nand_init_chip（ drivers＼nand＼nand.c ）
static void nand_init_chip（ struct mtd_info *mtd, struct nand_chip *nand, ulong base_addr ）调用各个研发板提供的 board_nand_init 函数（ board＼＼.c ）让研发板获得初始化Nand Flash芯片的机会。调用 nand_scan。
3.nand_scan （ drivers＼nand＼nand_base.c ）
int nand_scan( struct mtd_info *mtd, int maxchips )
这是u-boot初始化nand设备的核心函数。他主要完成以下工作

1）初始化nand_chip的函数指针，这些函数一般在 board＼＼.c中定义。
…
struct nand_chip *this = mtd->priv
....
if( this-> cmdfunc == NULL )
       this->cmdfunc = nand_command;
…
上面是初始化nand_chip中cmdfunc指针的代码，假如在board_init_nand中研发板没有提供自己的nand_command函数，u-boot 将使用默认的nand_command函数（我觉得u-boot提供的这些默认的函数都不适合特定的硬件，所以很多都要自己重新写）。

2）使用上面注册的函数指针，读取Nand Flash的设备，并且在上文提到的nand_flash_ids[]中找是否有匹配项，若找到匹配的项，则初始化 nand_chip 和 mtd_info，他们的初始化代码老长的一段，一般没什么问题。

三. Nand Flash 操作
1. Read
函数调用层次:（如下图）。 
 
以common/env_nand.c里面读取Nand Flash中的环境变量为例
common/env_nand.c
ret = nand_read( &nand_info[0], CFG_ENV_OFFSET, &total, (u_char*)env_ptr );

nand_info[]就是我们在1.4讲到的nand_info_t（mtd_info的别名）数组。此处的nand_read是个inline函数，下面是他的实现:

include/nand.h
static inline int nand_read(nand_info_t *info, ulong ofs, ulong *len, u_char *buf)
{
       return info->read(info, ofs, *len, (size_t*)len, buf);
}

能够看出nand_read实际上调用的是nand_info的read方法。nand_info的read方法是在2.3中讲到的nand_scan中初始化
drivers/nand/nand_base.c
int nand_scan(struct mtd_info *mtd, int machips)
{
       …
       mtd->read = nand_read;
       …
}
此处又一个nand_read！！！

drivers/nand/nand_base.c
static int nand_read(struct mtd_info *mtd, loff_t from, size_t len, size_t *retlen, u_char *buf)
{
       return nand_read_ecc( mtd, from, len, retlen, buf, NULL, NULL );
}

又一层包装!!!

drivers/nand/nand_base.c
static int nand_read_ecc(…)
{
       …
}
终于到达最后一层了，nand_read_ecc通过调用nand_chip里面提供的函数对nand flash完成读的操作。具体能够看看代码，老长的一段。