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        高手進(jìn)階 Linux系統(tǒng)下MTD/CFI驅(qū)動(dòng)介紹

        發(fā)布時(shí)間:  2012/8/26 17:17:27
        某些Intel的FLASH芯片(如StrataFlash系列)支持多分區(qū),也就是各個(gè)分區(qū)可以同時(shí)進(jìn)行操作。應(yīng)該說(shuō)這是不錯(cuò)的特性,但是也會(huì)帶來(lái)些問(wèn)題。記得當(dāng)初移植Linux-2.4.21,掛JFFS2文件系統(tǒng)的時(shí)候,經(jīng)常會(huì)報(bào)一些"Magic bitmask not found"之類的錯(cuò)誤,跟進(jìn)去發(fā)現(xiàn)FLASH讀出來(lái)的都是些0x80之類的數(shù)據(jù),查看資料發(fā)現(xiàn)該款FLASH有分區(qū)的特性,而Linux的FLASH驅(qū)動(dòng)只用一個(gè)狀態(tài)變量表示整個(gè)FLASH的狀態(tài),這就會(huì)造成某個(gè)分區(qū)的實(shí)際狀態(tài)和系統(tǒng)記錄的不符,從而導(dǎo)致讀FLASH的時(shí)候該點(diǎn)實(shí)際上不處在讀狀態(tài)。當(dāng)時(shí)的解決辦法是,每次讀的時(shí)候,不管記錄的狀態(tài)是什么,先進(jìn)入讀狀態(tài)再說(shuō),當(dāng)然這會(huì)帶來(lái)性能的下降,具體損失多少個(gè)時(shí)鐘周期就不算了。

          話說(shuō)進(jìn)入Linux-2.6.x的時(shí)代(具體是2.6.13),除了Lock/Unlock(Linux在擦/寫的時(shí)候不先Unlock,解決辦法就是初始化的時(shí)候先全部Unlock)這個(gè)老問(wèn)題外,竟然多分區(qū)的錯(cuò)誤沒(méi)有出現(xiàn),驚訝之下決定好好研究下Linux的MTD/FLASH驅(qū)動(dòng)。

          說(shuō)驅(qū)動(dòng)之前,先明確幾個(gè)編程要點(diǎn):

          1:讀寫,要按照總線位寬讀寫,注意不是FLASH芯片位寬(例如背靠背)。

          2:尋址,程序要訪問(wèn)的地址和FLASH芯片地址引腳得到的值是不一樣的,例如16位的FLASH芯片,對(duì)于CPU,0x00和0x01表示2個(gè)不同的字節(jié),但是到了FLASH引腳得到的都是0,也就是都指向FLASH的第一個(gè)WORD?梢哉J(rèn)為地址總線的bit0懸空,或者認(rèn)為轉(zhuǎn)換總線, bit0上實(shí)際輸出的是bit1。這個(gè)解釋了要點(diǎn)1。

          3:芯片手冊(cè)提到偏移量都是基于WORD的,而WORD的位寬取決于芯片的位寬,因此在下命令的時(shí)候,實(shí)際偏移=手冊(cè)偏移*buswidth/8。

          4:芯片手冊(cè)提到的變量長(zhǎng)度(典型如CFI信息)例如2,指的是,變量是個(gè)16bit數(shù),但是讀的時(shí)候,要讀2個(gè)WORD,然后把每個(gè)WORD的低8位拼成1個(gè)16bit數(shù)。讀WORD再拼湊確實(shí)挺麻煩,尤其是讀取大結(jié)構(gòu)的時(shí)候,不過(guò)參照cfi_util.c的cfi_read_pri函數(shù)的做法就簡(jiǎn)單了。

          5:背靠背,也就是比方說(shuō)2塊16位的芯片一起接在32位的總線上。帶來(lái)的就是尋址的問(wèn)題,很顯然,首先要按32位讀寫;其次就是下命令的地址,實(shí)際偏移=手冊(cè)偏移*interleave*device_type/8,device_type=buswidth/interleave,而buswidth這個(gè)時(shí)候是32(總線位寬)。另外就是背靠背的時(shí)候,命令和返回的狀態(tài)碼是“雙份的”,例如2塊16位背靠背,讀命令是0x00ff00ff。

          如果不是想寫像Linux那么靈活的代碼(考慮各種接法/位寬/CFI獲取信息等),那事情就簡(jiǎn)單很多,只要考慮要點(diǎn)1以及擦除塊的大小就好了,當(dāng)然如果是背靠背接法,擦除塊的實(shí)際大小要乘個(gè)interleave。

          進(jìn)入Linux代碼

          關(guān)于CHIP/MAP/MTD之間繞來(lái)繞去的關(guān)系現(xiàn)在還糊涂著呢,因此下面只是簡(jiǎn)單的跟一下脈絡(luò)和各個(gè)編程要點(diǎn)。

          1:構(gòu)造map_info結(jié)構(gòu),指定基址/位寬/大小等信息以及"cfi_probe"限定,然后調(diào)用do_map_probe()。

          2:do_map_probe()根據(jù)名字"cfi_probe"找到芯片驅(qū)動(dòng)"cfi_probe.c"直接調(diào)用cfi_probe()。

          3:cfi_probe()直接調(diào)用mtd_do_chip_probe(),傳入cfi_probe_chip()函數(shù)指針。

          4:mtd_do_chip_probe()分2步,先調(diào)用genprobe_ident_chips()探測(cè)芯片信息,后調(diào)用check_cmd_set()獲取和初始化芯片命令集(多分區(qū)初始化就在里面)。

          5:genprobe_ident_chips()函數(shù)如果不考慮多芯片串連的情況,那只需看前面的genprobe_new_chip()調(diào)用,完成后cfi.chipshift=cfi.cfiq->DevSize,2^chipshift=FLASH大小。
        6:genprobe_new_chip()枚舉各種不同的芯片位寬和背靠背數(shù)量,結(jié)合配置設(shè)定依次調(diào)用步驟3的cfi_probe_chip(),注意cfi->device_type=bankwidth/nr_chips,bankwidth是總線位寬,device_type是芯片位寬。這里我們只需要注意有限復(fù)雜情況即可,所謂有限復(fù)雜指的是編譯時(shí)確定的復(fù)雜連接。這樣,cfi_probe_chip()只有第1次調(diào)用才成功,如果考慮32位寬的FLASH插在16bit總線上的情況,那第2次調(diào)用成功。

         

          7:cfi_probe_chip(),由于步驟6的原因,函數(shù)就在cfi_chip_setup()直接返回,后面的代碼就不用考慮了。

          8:cfi_chip_setup()讀取CFI信息,可以留意下Linux是怎么實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)4的。

          9:回到步驟4的check_cmd_set()階段,進(jìn)入cfi_cmdset_0001()函數(shù),先調(diào)用read_pri_intelext()讀取Intel的擴(kuò)展信息,然后調(diào)用cfi_intelext_setup()初始化自身結(jié)構(gòu)。

          10:read_pri_intelext()函數(shù),可以留意下怎么讀取變長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的技巧,也就是"need_more"的用法。這里說(shuō)明下一些變量的含義,例如對(duì)于StrataFlash 128Mb Bottom類型的的FLASH芯片,塊結(jié)構(gòu)是4*32KB+127*128KB=16MB,一共16個(gè)分區(qū),每個(gè)分區(qū)1MB。nb_parts=2。

          第1部分

          NumIdentPartitions=1 // 有1個(gè)重復(fù)的分區(qū)

          NumBlockTypes=2      // 分區(qū)內(nèi)有2種不同的Block類型

          第1類型

          NumIdentBlocks=3   // 有4個(gè)Block(3+1)

          BlockSize=0x80     // 32KB(0x80*256)

          第2類型

          NumIdentBlocks=6   // 有7個(gè)Block(6+1)

          BlockSize=0x200    // 128KB(0x200*256)

          第2部分

          NumIdentPartitions=15// 有15個(gè)重復(fù)的分區(qū)
          NumBlockTypes=1      // 分區(qū)內(nèi)有1種Block類型

          第1類型

          NumIdentBlocks=7   // 有8個(gè)Block(7+1)

          BlockSize=0x200    // 128KB(0x200*256)

          11:cfi_intelext_setup()函數(shù)首先根據(jù)CFI建立mtd_erase_region_info信息,然后調(diào)用cfi_intelext_partition_fixup()來(lái)支持分區(qū)。

          12:cfi_intelext_partition_fixup()用來(lái)建立虛擬Chip,每個(gè)分區(qū)對(duì)應(yīng)1個(gè)Chip,不過(guò)并沒(méi)有完全根據(jù)CFI擴(kuò)展信息來(lái)建立,而是假定每個(gè)分區(qū)的大小都一致。cfi->chipshift調(diào)整為partshift,各個(gè)虛擬chip->start調(diào)整為各分區(qū)的基址。將來(lái)訪問(wèn)FLASH的入口函數(shù)cfi_varsize_frob()就根據(jù)ofs得到chipnum(chipnum=ofs>>cfi->chipshift),這也是為什么要假定分區(qū)一致的原因。


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