Linux驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)筆記：NOR FLASH編寫(xiě)實(shí)例 - 全文

1、 背景介紹

板子上的zynq通過(guò)emc外接一塊nor flash，地址分配如下：

Nor flash的起始地址為0x80000000。當(dāng)zynq上運(yùn)行Linux后可以通過(guò)對(duì)該地址起始的區(qū)域進(jìn)行擦除、讀寫(xiě)操作從而對(duì)NOR FLASH進(jìn)行操作。具體參看前一篇博客點(diǎn)擊打開(kāi)鏈接

不過(guò)，這種實(shí)現(xiàn)方式雖然簡(jiǎn)單，但對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)使用不方便，沒(méi)有用戶(hù)會(huì)自己計(jì)算需要擦除多少扇區(qū)或讀寫(xiě)多少扇區(qū)的。基于這點(diǎn)考慮，在nor flash上面掛載文件系統(tǒng)就顯得格外重要。

2、 MTD介紹

在linux中掛載文件系統(tǒng)需要借助MTD系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)圖如下：

具體每層的含義以及每層之間是如何交互的可以參看宋寶華的《Linux驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)詳解》這本書(shū)。

對(duì)于NOR FLASH來(lái)說(shuō)，MTD往下的層次結(jié)構(gòu)如下：

上圖中提到了需要使用CFI JFDEC等驅(qū)動(dòng)，這些驅(qū)動(dòng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大多數(shù)常見(jiàn)的NOR FLASH操作，驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)人員完全不需要實(shí)現(xiàn)最底層的FLASH操作序列。

為了使用這些驅(qū)動(dòng)，加載NOR FLASH時(shí)需要進(jìn)行下面操作：

根據(jù)板子上的NOR FLASH編寫(xiě)對(duì)應(yīng)的代碼，代碼中需要做的事情不多。

（1） 定義 map_info 的實(shí)例，初始化其中的成員，根據(jù)目標(biāo)板的情況為 name、size、bankwidth 和 phys 賦值。

（2） 如果 Flash 要分區(qū)，則定義 mtd_partition 數(shù)組，將實(shí)際電路板中 Flash 分區(qū)信息記錄于其中。

（3） 以 map_info 和探測(cè)的接口類(lèi)型（如"cfi_probe"、"jedec_probe"等）為參數(shù)調(diào)用do_map_ probe()，探測(cè)Flash 得到mtd_info。do_map_probe()會(huì)根據(jù)傳入的參數(shù) name 通過(guò) get_mtd_chip_driver()得到具體的MTD驅(qū)動(dòng)，調(diào)用與接口對(duì)應(yīng)的 probe()函數(shù)探測(cè)設(shè)備，利用 map_info 中的配置，do_map_probe()可以自動(dòng)識(shí)別支持 CFI 或 JEDEC（電子元件工業(yè)聯(lián)合會(huì)）接口的 Flash 芯片，MTD以后會(huì)自動(dòng)采用適當(dāng)?shù)拿顓?shù)對(duì) Flash進(jìn)行讀寫(xiě)或擦除。

（4） 在模塊初始化時(shí)以 mtd_info 為參數(shù)調(diào)用 add_mtd_device()或以mtd_info、mtd_partition數(shù)組及分區(qū)數(shù)為參數(shù)調(diào)用 add_mtd_partitions()注冊(cè)設(shè)備或分區(qū)。當(dāng)然，在這之前可以調(diào)用 parse_mtd_partitions()查看Flash 上是否已有分區(qū)信息，并將查看出的分區(qū)信息通過(guò) add_mtd_partitions()注冊(cè)。

最后將代碼編譯到內(nèi)核中即可。

3、 代碼實(shí)現(xiàn)
下面是根據(jù)板子的具體配置編寫(xiě)的NOR FLASH驅(qū)動(dòng)代碼，其實(shí)也就是執(zhí)行上面的幾個(gè)操作，配置一下相關(guān)的信息。
#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include
#include

#include

#include

#include "mtdcore.h"

#define WINDOW_ADDR 0x80000000
#define WINDOW_SIZE 0x8000000
#define BUSWIDTH 2

#define PROBETYPES { "cfi_probe", NULL }

#define MSG_PREFIX "S3C2410-NOR:"
#define MTDID "s3c2410-nor"
#define CONFIG_MTD_PARTITIONS

static struct mtd_info *mymtd;

struct map_info s3c2410nor_map = // map_info
{
.name = "NOR Flash on S3C2410",
.size = WINDOW_SIZE,
.bankwidth = BUSWIDTH,
.phys = WINDOW_ADDR,
};

#ifdef CONFIG_MTD_PARTITIONS

static struct mtd_partition static_partitions[] =
{
{
.name = "test1", .size = 0x200000, .offset = 0x020000
} ,
{
.name = "test2", .size = 0x400000, .offset = 0x200000
} ,
};
#endif

static int mtd_parts_nb = 0;
static struct mtd_partition *mtd_parts = 0;

int __init init_s3c2410nor(void)
{
static const char *rom_probe_types[] = PROBETYPES;
const char **type;
const char *part_type = 0;

printk(KERN_NOTICE MSG_PREFIX "0x%08x at 0x%08x\n", WINDOW_SIZE,WINDOW_ADDR);
s3c2410nor_map.virt = ioremap(WINDOW_ADDR, WINDOW_SIZE);
if (!s3c2410nor_map.virt)
{
printk(MSG_PREFIX "failed to ioremap\n");
return - EIO;
}
simple_map_init(&s3c2410nor_map);
mymtd = 0;
type = rom_probe_types;
for (; !mymtd && *type; type++)
{
mymtd = do_map_probe(*type, &s3c2410nor_map);
}
if (mymtd)
{
mymtd->owner = THIS_MODULE;
#ifdef CONFIG_MTD_PARTITIONS

if (mtd_parts_nb == 0) //using default partitions
{
mtd_parts = static_partitions;
mtd_parts_nb = ARRAY_SIZE(static_partitions);
part_type = "static";
}

#endif

add_mtd_device(mymtd);
printk("mtd parts is %d\n",mtd_parts_nb);

if (mtd_parts_nb == 0)
{
printk(KERN_NOTICE MSG_PREFIX "no partition infoavailable\n");
}
else
{
printk(KERN_NOTICE MSG_PREFIX "using %s partitiondefinition\n",part_type);
add_mtd_partitions(mymtd, mtd_parts, mtd_parts_nb);
}
return 0;
}
iounmap((void*)s3c2410nor_map.virt);
return - ENXIO;
}

static void __exit cleanup_s3c2410nor(void)
{
if (mymtd)
{
del_mtd_partitions(mymtd);
del_mtd_device(mymtd);
map_destroy(mymtd);
}
if (s3c2410nor_map.virt)
{
iounmap((void*)s3c2410nor_map.virt);
s3c2410nor_map.virt = 0;
}
}

module_init(init_s3c2410nor);
module_exit(cleanup_s3c2410nor);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Alexander Larsson ");
MODULE_DESCRIPTION("Simulated MTD driver for testing");

需要配置的是

#defineWINDOW_ADDR 0x80000000 //和vivado里面的emc起始地址一致

#defineWINDOW_SIZE 0x8000000 //nor flash大小

#defineBUSWIDTH 2 //這里需要注意，在vivado中配置的寬度為16，見(jiàn)下圖，但這里填寫(xiě)的是字節(jié)寬度，所以為2

代碼中選擇手動(dòng)配置好分區(qū)信息，就不需要從devicetree配置中去讀了，再說(shuō)也不知道把NOR FLASH的分區(qū)信息放在devicetree中的何處。上面代碼中建了2個(gè)分區(qū)

將代碼放在drivers/mtd/chips下

makefile中暴力加入：
obj-y +=S3C2410.o

就可以將模塊編譯進(jìn)內(nèi)核中了。

4、 測(cè)試
在linux啟動(dòng)過(guò)程中能看到下面信息：

可以看到這里打印出了NOR FLASH的起始地址（這里是物理地址，虛實(shí)映射在init函數(shù)中做了），兩個(gè)分區(qū)信息，分區(qū)情況和代碼中寫(xiě)的一致。

可以通過(guò)cat/proc/mtd查看系統(tǒng)內(nèi)所有的分區(qū)信息

Mtd0為NORFLASH的全部區(qū)域，大小為0x8000000，和代碼中的WINDOW_SIZE一樣，test1，test2自然也在這里。這里需要注意的是，自己建立的分區(qū)大小和偏移量需要為erasesize的整數(shù)倍，因?yàn)镸TD是按塊進(jìn)行擦除的，否則會(huì)出現(xiàn)以下錯(cuò)誤：

接下來(lái)可以進(jìn)行文件讀寫(xiě)測(cè)試，如圖

上面對(duì)test1進(jìn)行了擦除，掛載文件系統(tǒng)，寫(xiě)入文件，重新上電后查看文件信息

可以看到文件依然存在，測(cè)試通過(guò)。

5、 總結(jié)
由于被同事忽悠，之前以為掛載文件系統(tǒng)是一件很復(fù)雜的事情，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)linux中現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)已經(jīng)幫做了很多事情，我們需要做的只是簡(jiǎn)單的配置，正如宋寶華在《Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)詳解》這本書(shū)中所說(shuō)，由于引入了 MTD 系統(tǒng)以及 MTD 下層的通用 NOR 和NAND 驅(qū)動(dòng)，Linux 中 NOR和NAND Flash 芯片級(jí)驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)難度甚至要低于一個(gè)普通的 GPIO 字符設(shè)備。