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MTD系統架構和yaffs2使用、Nandflash驅動設計

阿新 • • 發佈：2019-02-09

一、MTD系統架構

1.MTD裝置體驗

FLASH在嵌入式系統中是必不可少的，它是bootloader、linux核心和檔案系統的最佳載體。

在Linux核心中引入了MTD子系統為NORFLASH和NAND FLASH裝置提供統一的介面，從而使得FLASH驅動的設計大為簡化。

  1. cat /proc/mtd
每個分割槽對應一個塊裝置
  1. ls -l /dev/mtd*
  2. crw-rw---- 1 0 0 90, 0 Jan 1 00:00 /dev/mtd0
  3. crw-rw---- 1 0 0 90, 1 Jan 1 00:00 /dev/mtd0ro
  4. crw-rw---- 1 0 0 90, 2 Jan 1 00:00 /dev/mtd1
  5. crw-rw---- 1 0 0 90, 3 Jan 1 00:00 /dev/mtd1ro
  6. crw-rw---- 1 0 0 90, 4 Jan 1 00:00 /dev/mtd2
  7. crw-rw---- 1 0 0 90, 5 Jan 1 00:00 /dev/mtd2ro
  8. brw-rw---- 1 0 0 31, 0 Jan 1 00:00 /dev/mtdblock0
  9. brw-rw---- 1 0 0 31, 1 Jan 1 00:00 /dev/mtdblock1
  10. brw-rw---- 1 0 0 31, 2 Jan 1 00:00 /dev/mtdblock2

2.塊裝置驅動系統架構

二、YAFFS2檔案系統應用

1.MTD分割槽設定
配置linux核心支援mtd，找到mtd介面檔案，設定空間大小。
2.Yaffs2檔案系統製作
將rootfs格式化生成yaffs檔案系統。

  1. /home/win/mkyaffs2image ./rootfs/ rootfs.img

3.Uboot引數設定
在uboot_tq2440\include\configs\TQ2440.h中有uboot的啟動配置選項
  1. #define CONFIG_BZIP2
  2. #define CONFIG_LZO
  3. #define CONFIG_LZMA
  4. #define CONFIG_CMD_NAND_YAFFS
  5. #define CONFIG_BOOTARGS "console=ttySAC0 root=/dev/mtdblock3"
  6. #define CONFIG_BOOTCOMMAND "nand read 0x30000000 kernel;bootm 0x30000000"

4.下載燒寫與啟動

在uboot中用dnw下載

三、Nandflash驅動設計
s3c2410.c/s3c24xx_nand_probe:

  1. static int s3c24xx_nand_probe(struct platform_device *pdev,
  2.              enum s3c_cpu_type cpu_type)
  3. {
  4.     struct s3c2410_platform_nand *plat = to_nand_plat(pdev);
  5.     struct s3c2410_nand_info *info;
  6.     struct s3c2410_nand_mtd *nmtd;
  7.     struct s3c2410_nand_set *sets;
  8.     struct resource *res;
  9.     int err = 0;
  10.     int size;
  11.     int nr_sets;
  12.     int setno;
  13.     pr_debug("s3c2410_nand_probe(%p)\n", pdev);
  14.     info = kmalloc(sizeof(*info), GFP_KERNEL);
  15.     if (info == NULL) {
  16.         dev_err(&pdev->dev, "no memory for flash info\n");
  17.         err = -ENOMEM;
  18.         goto exit_error;
  19.     }
  20.     memset(info, 0, sizeof(*info));
  21.     platform_set_drvdata(pdev, info);
  22.     spin_lock_init(&info->controller.lock);
  23.     init_waitqueue_head(&info->controller.wq);
  24.     /* get the clock source and enable it */
  25.     info->clk = clk_get(&pdev->dev, "nand");                                  //獲取時鐘，並使能
  26.     if (IS_ERR(info->clk)) {
  27.         dev_err(&pdev->dev, "failed to get clock\n");
  28.         err = -ENOENT;
  29.         goto exit_error;
  30.     }
  31.     clk_enable(info->clk);
  32.     /* allocate and map the resource */
  33.     /* currently we assume we have the one resource */
  34.     res = pdev->resource;
  35.     size = res->end - res->start + 1;
  36.     info->area = request_mem_region(res->start, size, pdev->name);                         //地址轉換
  37.     if (info->area == NULL) {
  38.         dev_err(&pdev->dev, "cannot reserve register region\n");
  39.         err = -ENOENT;
  40.         goto exit_error;
  41.     }
  42.     info->device = &pdev->dev;
  43.     info->platform = plat;
  44.     info->regs = ioremap(res->start, size);
  45.     info->cpu_type = cpu_type;
  46.     if (info->regs == NULL) {
  47.         dev_err(&pdev->dev, "cannot reserve register region\n");
  48.         err = -EIO;
  49.         goto exit_error;
  50.     }
  51.     dev_dbg(&pdev->dev, "mapped registers at %p\n", info->regs);
  52.     /* initialise the hardware */
  53.     err = s3c2410_nand_inithw(info);                                                        //初始化硬體
  54.     if (err != 0)
  55.         goto exit_error;
  56.     sets = (plat != NULL) ? plat->sets : NULL;
  57.     nr_sets = (plat != NULL) ? plat->nr_sets : 1;
  58.     info->mtd_count = nr_sets;
  59.     /* allocate our information */
  60.     size = nr_sets * sizeof(*info->mtds);
  61.     info->mtds = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
  62.     if (info->mtds == NULL) {
  63.         dev_err(&pdev->dev, "failed to allocate mtd storage\n");
  64.         err = -ENOMEM;
  65.         goto exit_error;
  66.     }
  67.     memset(info->mtds, 0, size);
  68.     /* initialise all possible chips */
  69.     nmtd = info->mtds;
  70.     for (setno = 0; setno < nr_sets; setno++, nmtd++) {
  71.         pr_debug("initialising set %d (%p, info %p)\n", setno, nmtd, info);
  72.         s3c2410_nand_init_chip(info, nmtd, sets);                                               //裡面有校驗nandflash
  73.         nmtd->scan_res = nand_scan_ident(&nmtd->mtd,                                            //搜尋nandflash
  74.                          (sets) ? sets->nr_chips : 1);
  75.         if (nmtd->scan_res == 0) {
  76.             s3c2410_nand_update_chip(info, nmtd);
  77.             nand_scan_tail(&nmtd->mtd);
  78.             s3c2410_nand_add_partition(info, nmtd, sets);                                        //註冊分割槽資訊
  79.         }
  80.         if (sets != NULL)
  81.             sets++;
  82.     }
  83.     err = s3c2410_nand_cpufreq_register(info);
  84.     if (err < 0) {
  85.         dev_err(&pdev->dev, "failed to init cpufreq support\n");
  86.         goto exit_error;
  87.     }
  88.     if (allow_clk_stop(info)) {
  89.         dev_info(&pdev->dev, "clock idle support enabled\n");
  90.         clk_disable(info->clk);
  91.     }
  92.     pr_debug("initialised ok\n");
  93.     return 0;
  94.  exit_error:
  95.     s3c2410_nand_remove(pdev);
  96.     if (err == 0)
  97.         err = -EINVAL;
  98.     return err;
  99. }
MTD通用驅動部分nand_base.c（nand_read：
  1. static int nand_read(struct mtd_info *mtd, loff_t from, size_t len,
  2.          size_t *retlen, uint8_t *buf)
  3. {
  4.     struct nand_chip *chip = mtd->priv;
  5.     int ret;
  6.     /* Do not allow reads past end of device */
  7.     if ((from + len) > mtd->size)
  8.         return -EINVAL;
  9.     if (!len)
  10.         return 0;
  11.     nand_get_device(chip, mtd, FL_READING);
  12.     chip->ops.len = len;
  13.     chip->ops.datbuf = buf;
  14.     chip->ops.oobbuf = NULL;
  15.     ret = nand_do_read_ops(mtd, from, &chip->ops);                                       //進行讀操作的程式碼
  16.     *retlen = chip->ops.retlen;
  17.     nand_release_device(mtd);
  18.     return ret;
  19. }
nand_do_read_ops:
  1. /**
  2.  * nand_do_read_ops - [Internal] Read data with ECC
  3.  *
  4.  * @mtd:    MTD device structure
  5.  * @from:    offset to read from
  6.  * @ops:    oob ops structure
  7.  *
  8.  * Internal function. Called with chip held.
  9.  */
  10. static int nand_do_read_ops(struct mtd_info *mtd, loff_t from,
  11.              struct mtd_oob_ops *ops)
  12. {
  13.     int chipnr, page, realpage, col, bytes, aligned;
  14.     struct nand_chip *chip = mtd->priv;
  15.     struct mtd_ecc_stats stats;
  16.     int blkcheck = (1 << (chip->phys_erase_shift - chip->page_shift)) - 1;
  17.     int sndcmd = 1;
  18.     int ret = 0;
  19.     uint32_t readlen = ops->len;
  20.     uint32_t oobreadlen = ops->ooblen;
  21.     uint8_t *bufpoi, *oob, *buf;
  22.     stats = mtd->ecc_stats;
  23.     chipnr = (int)(from >> chip->chip_shift);
  24.     chip->select_chip(mtd, chipnr);
  25.     realpage = (int)(from >> chip->page_shift);
  26.     page = realpage & chip->pagemask;
  27.     col = (int)(from & (mtd->writesize - 1));
  28.     buf = ops->datbuf;
  29.     oob = ops->oobbuf;
  30.     while(1) {
  31.         bytes = min(mtd->writesize - col, readlen);
  32.         aligned = (bytes == mtd->writesize);
  33.         /* Is the current page in the buffer ? */
  34.         if (realpage != chip->pagebuf || oob) {
  35.             bufpoi = aligned ? buf : chip->buffers->databuf;
  36.             if (likely(sndcmd)) {
  37.                 chip->cmdfunc(mtd, NAND_CMD_READ0, 0x00, page);                                              //實際對應了nand_command_lp,cmd命令是0
  38.                 sndcmd = 0;
  39.             }
  40.         .........
  41. }
nand_command_lp:
  1. static void nand_command_lp(struct mtd_info *mtd, unsigned int command,
  2.              int column, int page_addr)
  3. {
  4.     register struct nand_chip *chip = mtd->priv;
  5.     /* Emulate NAND_CMD_READOOB */
  6.     if (command == NAND_CMD_READOOB) {
  7.         column += mtd->writesize;
  8.         command = NAND_CMD_READ0;
  9.     }
  10.     /* Command latch cycle */
  11.     chip->cmd_ctrl(mtd, command & 0xff,
  12.          NAND_NCE | NAND_CLE | NAND_CTRL_CHANGE);                                   //cmd_ctrl來源於底層驅動,在s3c2410_nand_init_chip中賦值了。
  13.     .......
  14. }
s3c2410_nand_hwcontrol:
  1. /* s3c2410_nand_hwcontrol
  2.  *
  3.  * Issue command and address cycles to the chip
  4. */
  5. static void s3c2410_nand_hwcontrol(struct mtd_info *mtd, int cmd,
  6.                  unsigned int ctrl)
  7. {
  8.     struct s3c2410_nand_info *info = s3c2410_nand_mtd_toinfo(mtd);
  9.     if (cmd == NAND_CMD_NONE)
  10.         return;
  11.     if (ctrl & NAND_CLE)
  12.         writeb(cmd, info->regs + S3C2410_NFCMD);                                     //往NFCONT暫存器中寫入cmd，cmd來自於nand_command,往上回溯為nand_read.其實就是傳送了命令0x00
  13.     else
  14.         writeb(cmd, info->regs + S3C2410_NFADDR);
  15. }
繼續回到nand_command_lp:
  1.         ...............
  2.         if (column != -1 || page_addr != -1) {
  3.         int ctrl = NAND_CTRL_CHANGE | NAND_NCE | NAND_ALE;
  4.         /* Serially input address */
  5.         if (column != -1) {
  6.             /* Adjust columns for 16 bit buswidth */
  7.             if (chip->options & NAND_BUSWIDTH_16)
  8.                 column >>= 1;
  9.             chip->cmd_ctrl(mtd, column, ctrl);                                   //緊接著傳送列地址
  10.             ctrl &= ~NAND_CTRL_CHANGE;
  11.             chip->cmd_ctrl(mtd, column >> 8, ctrl);
  12.         }
  13.         if (page_addr != -1) {
  14.             chip->cmd_ctrl(mtd, page_addr, ctrl);                                //傳送行地址
  15.             chip->cmd_ctrl(mtd, page_addr >> 8,
  16.                  NAND_NCE | NAND_ALE);
  17.             /* One more address cycle for devices > 128MiB */
  18.             if (chip->chipsize > (128 << 20))
  19.                 chip->cmd_ctrl(mtd, page_addr >> 16,
  20.                      NAND_NCE | NAND_ALE);
  21.         }
  22.     }
  23.     chip->cmd_ctrl(mtd, NAND_CMD_NONE, NAND_NCE | NAND_CTRL_CHANGE);
  24.     /*
  25.      * program and erase have their own busy handlers
  26.      * status, sequential in, and deplete1 need no delay
  27.      */
  28.     switch (command) {
  29.     case NAND_CMD_CACHEDPROG:
  30.     case NAND_CMD_PAGEPROG:
  31.     case NAND_CMD_ERASE1:
  32.     case NAND_CMD_ERASE2:
  33.     case NAND_CMD_SEQIN:
  34.     case NAND_CMD_RNDIN:
  35.     case NAND_CMD_STATUS:
  36.     case NAND_CMD_DEPLETE1:
  37.         return;
  38.         /*
  39.          * read error status commands require only a short delay
  40.          */
  41.     case NAND_CMD_STATUS_ERROR:
  42.     case NAND_CMD_STATUS_ERROR0:
  43.     case NAND_CMD_STATUS_ERROR1:
  44.     case NAND_CMD_STATUS_ERROR2:
  45.     case NAND_CMD_STATUS_ERROR3:
  46.         udelay(chip->chip_delay);
  47.         return;
  48.     case NAND_CMD_RESET:
  49.         if (chip->dev_ready)
  50.             break;
  51.         udelay(chip->chip_delay);
  52.         chip->cmd_ctrl(mtd, NAND_CMD_STATUS,
  53.              NAND_NCE | NAND_CLE | NAND_CTRL_CHANGE);
  54.         chip->cmd_ctrl(mtd, NAND_CMD_NONE,
  55.              NAND_NCE | NAND_CTRL_CHANGE);
  56.         while (!(chip->read_byte(mtd) & NAND_STATUS_READY)) ;
  57.         return;
  58.     case NAND_CMD_RNDOUT:
  59.         /* No ready / busy check necessary */
  60.         chip->cmd_ctrl(mtd, NAND_CMD_RNDOUTSTART,
  61.              NAND_NCE | NAND_CLE | NAND_CTRL_CHANGE);
  62.         chip->cmd_ctrl(mtd, NAND_CMD_NONE,
  63.              NAND_NCE | NAND_CTRL_CHANGE);
  64.         return;
  65.     case NAND_CMD_READ0:
  66.         chip->cmd_ctrl(mtd, NAND_CMD_READSTART,                                                    //這裡傳送了0x30命令
  67.              NAND_NCE | NAND_CLE | NAND_CTRL_CHANGE);
  68.         chip->cmd_ctrl(mtd, NAND_CMD_NONE,
  69.              NAND_NCE | NAND_CTRL_CHANGE);
  70.         /* This applies to read commands */
  71.     default:
  72.         /*
  73.          * If we don't have access to the busy pin, we apply the given
  74.          * command delay
  75.          */
  76.         if (!chip->dev_ready) {
  77.             udelay(chip->chip_delay);
  78.             return;
  79.         }
  80.     }
  81.     /* Apply this short delay always to ensure that we do wait tWB in
  82.      * any case on any machine. */
  83.     ndelay(100);
  84.     nand_wait_ready(mtd);            

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單元測試、集成測試、系統測試和驗收測試的聯系和區別

是否 功能 條件 黑盒測試 模塊 期望值 設計 tex 代碼 根據不同的測試階段，測試可以分為單元測試、集成測試、系統測試和驗收測試體現了測試由小到大、又內至外、循序漸進的測試過程和分而治之的思想。 單元測試的粒度最小，一般由開發小組采用白盒方式來測試，主要測試單元是