S3C2440 Linux驱动移植——NAND驱动

mutougeda

开发板：TQ2440
+ q% M. o( d" t5 \& x/ U
6 E; a! D( B/ }, r. `; g内核：Linux 2.6.32
3 I6 l- {: x. l2 f. [9 {2 [4 W
PC OS：Ubuntu 11.04



7 ]% k- a, {1 K/ k   本文将对NAND驱动的移植进行简单介绍。其中，将对NAND控制器所需要的参数进行详细说明。

2 `* i, H1 G. i- A+ ?1.  修改分区表
4 ?$ V+ a( W7 G: X% n6 H
( w6 x7 _$ \) ]0 p" H1 K9 V打开文件arch/ARM/plat-s3c24xx/common-smdk.c，修改mtd_partition结构体数组。
" W2 K$ [9 ]. h
8 y1 A! l# N' l6 V+ d, X* H: p% _! }修改后如下：

, J, Y9 H- Y" J9 e2 [static struct mtd_partition smdk_default_nand_part[] = {
7 k: H) X# H% ]% A* D        [0] = {
* Y0 G6 Z9 {2 g' W8 A                .name        = "Uboot",
                .size        = 0x00040000,
                .offset        = 0x00000000,
) Q4 l! l  r% f# [$ J' m  M        },
0 o6 f8 x8 t* |: K" J; J: U* ]3 `        [1] = {
                .name        = "Kernel",
! x; K9 p" g$ `& G                .offset = 0x00200000,
                .size        = 0x00300000,
        },
        [2] = {
                .name        = "filesystem",
                .offset = 0x00500000,
5 n  U( \, Z: }1 g+ p7 [2 ~/ |                .size        = MTDPART_SIZ_FULL,
        }
};
9 P# V0 I+ I8 M3 k) i
+ l  ], B" S  x! Q) D$ E) ~
TQ2440板上的NAND为256M，请根据你的NAND实际大小分配空间。
& b5 h0 _3 s" i

" `" T' ]* @0 n
$ T% `4 ]- T+ v& b8 g2. 修改NAND控制器参数
5 A. N1 i3 D- ~8 F. ^) L) x; u/ X/ ]
打开文件arch/arm/plat-s3c24xx/common-smdk.c，修改smdk_nand_info结构体。

修改后如下：

static struct s3c2410_platform_nand smdk_nand_info = {
( i$ E/ }4 p3 s( @0 b8 ]+ L        .tacls                = 0, //10,//20,
        .twrph0                = 21, //25,//60,
        .twrph1                = 5, //10,//20,
: [" Y7 e2 ~; h. ~4 ^        .nr_sets        = ARRAY_SIZE(smdk_nand_sets),
1 V/ D- K; f& E% ?" _' r        .sets                = smdk_nand_sets,
4 z7 z  G+ c3 q' q" h# z  E};

这里的三个参数tacls，twrph0，和twrph1是如何给出的？ 我们来分析下。

先看下这个结构体的定义，位于arch/arm/mach-s3c2410/include/mach/nand.h：
$ u+ }3 R6 q& v& j9 r" `/ L
/ @4 H$ O* j* R) j: S) cstruct s3c2410_platform_nand {
2 k2 U1 z0 Z( o9 H        /* timing information for controller, all times in nanoseconds */

* _4 h7 n+ y* Z( H; Q        int        tacls;        /* time for active CLE/ALE to nWE/nOE */
        int        twrph0;        /* active time for nWE/nOE */
8 Z, x0 `" p5 }8 w        int        twrph1;        /* time for release CLE/ALE from nWE/nOE inactive */

        unsigned int        ignore_unset_ecc:1;
, f! Z" x/ D3 ^: e+ a; i
        int                        nr_sets;
7 M+ W3 n- X0 P- h0 B3 [        struct s3c2410_nand_set *sets;

2 }. ^( I! l% _9 P, x        void                        (*select_chip)(struct s3c2410_nand_set *,
                                               int chip);
};
* q' S( P5 C4 k9 _- r- S5 |
看到了对这三个参数的说明，这里提到了这三个参数的单位为纳秒，请注意。

那么这三个参数到底从哪来的呢？ 它来自于S3C2440 nand 控制器的NFCONF控制器，如下：
6 m4 B% z$ W4 m3 F  S' x
! h' Q- F! L6 p; S


8 B: j4 ~8 o2 s- e6 E- h
既然找到这三个参数的出处了，那么它们究竟是何含义呢？我们里看下：
* V. _3 {8 w" ?$ k+ N3 Y2 p1 `" ~

* P, ~0 a: \/ l


这幅时序图同样来自S3C2440的datasheet。
% H% H8 F. ^5 K5 e5 B
通过这幅图和struct s3c2410_platform_nand中的注释，我们可以对这3个参数做出如下定义。

5 h" I6 Q/ {' n  WTACLS：表示在CLE/ALE拉高后，多少时间以后才允许将nWE拉低。
  n; g* O& x' `9 l$ P& x
TWRPH0：表示nWE低电平持续的时间。

TWRPH1：表示nWE变为高电平后，多少时间后允许CLE/ALE拉低。

知道参数的意义后，我们来看下NAND芯片K9F1208U0C的datasheet来确定这3个参数的值。

  z& T7 o$ M7 K8 i
2 |) l* u* a9 I5 U! F
6 b6 K0 w1 b$ Q' ?8 }: L

从这个时序图，我们可以直观地看到twp对应着参数twrph0，而tclh对于着参数twrph1。

但是tacls如何得出呢？从图中并不能直接得出该参数的值，需要转个弯，那就是将tcls减去twp，就可以得到tacls了。
" M' J* ]( P  k6 U% L! f
综上所述，为了得到nand控制器所需的3个参数，我们需要获得该nand芯片的3个时序参数：twp，tcls和tclh。
* L* o' m/ Q. c6 V
通过查找该nand的datasheet，3个时序参数的值如下：

twp=21， tcls=21， tclh=5。

% P% Z2 h# E- d$ [将这3个时序参数转为我们需要的3个参数，单位为纳秒（ns）：

5 S9 _9 W6 v  otacls = tcls-twp = 21 - 21 = 0 ns
& h* }! y* d8 x5 i+ X9 @
twrph0= twp = 21 ns

twrph1 = tclh = 5 ns

3 N; N  c3 L& Z至此，就成功计算出三个参数的值了 。
) y4 ~- s# e% P& F8 C
  N2 g7 ^+ f  g; M6 {, Y4 ?3. 配置内核
- ^6 b9 _& r( \+ }0 @

5 R# f7 ^6 ^7 U) M# \) _! D

/ u; }3 d: E9 n! j( j2 S4 P
2 \1 f, B; G4 N( W$ J0 @0 ~8 O8 M4. 验证

  在经过上述步骤后，编译内核并将内核少入nand，启动系统。在Linux的启动信息中，会有如下输出:

; G) c& a' D; J3 H, L......

S3C24XX NAND Driver, (c) 2004 Simtec Electronics
s3c24xx-nand s3c2440-nand: Tacls=1, 10ns Twrph0=3 30ns, Twrph1=1 10ns
s3c24xx-nand s3c2440-nand: NAND hardware ECC
NAND device: Manufacturer ID: 0xec, Chip ID: 0xda (Samsung NAND 256MiB 3,3V 8-bit)
. c7 {/ y9 g1 I" l0 CScanning device for bad blocks
Bad eraseblock 781 at 0x0000061a0000
Bad eraseblock 1113 at 0x000008b20000
) j; H/ V; _- H& @$ }. p8 tBad eraseblock 1117 at 0x000008ba0000
2 K: B9 W4 A5 u& N6 oBad eraseblock 1481 at 0x00000b920000
3 ^3 l( t. E$ U5 q/ EBad eraseblock 1566 at 0x00000c3c0000
: Q, e! b$ c# f* D6 N% _Bad eraseblock 1885 at 0x00000eba0000
Creating 3 MTD partitions on "NAND 256MiB 3,3V 8-bit":
0x000000000000-0x000000040000 : "Uboot"
0x000000200000-0x000000500000 : "Kernel"
0x000000500000-0x000010000000 : "filesystem"
& E3 h  _, |* L2 _
7 I$ v; o% j) M0 [/ [  E......
* K3 i* }! `+ L0 N" F+ A
上述信息表明以成功访问了NAND FLASH。

这里，对第二行的输出进行个说明。
( Q7 ~0 V( Q" F
' I% g1 q  G3 z# m8 e+ @5 t, PUBOOT启动将S3C2440的工作频率 FCLK:HCLK: PCLK = 8：4 ：1，
5 t; e* c9 W! F) x% e) G
) a$ W8 ~4 x0 x8 L6 L+ I而FCLK为400Mhz，那么HCLK为100Mhz，根据NFCONF寄存器的说明，寄存器中的这3个参数都跟HCLK有关，必须为1/HCLK的倍数，

; Z8 h* L6 w9 V% k  e! {) I也就是1/100MHz=10ns的倍数。

通过上面第二行的输出信息，Twrph0为 30ns而Twrph1为10ns，这是显而意见的。

由于参数必须为10ns的倍数，而且必须大于datasheet给出的值，因此向上取到10的倍数，也即5ns取到10ns，21ns取到30ns。
. ]$ c% ?+ a$ P2 K0 D
5 ?* X/ }- G- o$ a) K9 a& h那么为什么Tacls是10ns呢？明明给出的是0ns，是不是驱动不允许参数为0ns？
$ b% ]8 J  J! I4 B* I9 `3 ~
在S3C2440的nand驱动中，参数的值是通过如下函数确定的：
  ^& ?* j! n) n9 _% h
0 y$ \: i0 R+ L2 Tstatic int s3c_nand_calc_rate(int wanted, unsigned long clk, int max)
{
        int result;
/ Q) G; d2 K! `- ]+ \0 T  W
6 w2 P! G' f; ]/ o        result = DIV_ROUND_UP((wanted * clk), NS_IN_KHZ);

        pr_debug("result %d from %ld, %d\n", result, clk, wanted);
' \5 w" [! h+ [. H3 {; n* \
        if (result > max) {
                printk("%d ns is too big for current clock rate %ld\n", wanted, clk);
9 O; T( w! _' ^                return -1;
        }

        if (result < 1)
7 M& R7 [6 `$ @6 i& ~                result = 1;
2 f- @7 h+ `8 m6 S9 J' w7 g
        return result;
: j  J8 N0 s, [: f& l0 I% E2 e}

1 Y! n; Y5 G3 y2 h5 ^/ b参数wanted就是0（ns），而clk即为HCLK/1000。
1 O2 q" ~; r: Q7 ~$ u
DIV_ROUND_UP宏将返回0，但是if对result进行了限制，也就是不允许小于0，因此将参数值设置为1，并返回给调用函数。



9 d& d% H& K1 P( \9 g& }/ O
% A% G) K0 s7 ^* z8 m

2 g# L1 }% c, f) K/ P

6 l  K0 l/ C2 _/ t

ExxNEN

NAND驱动