S3C2440 Linux驱动移植——NAND驱动

mutougeda

开发板：TQ2440

内核：Linux 2.6.32

( H# t$ y, _/ a  K  v, ^PC OS：Ubuntu 11.04
  j9 G% P5 `9 a' F- j( T
$ Y6 G( u5 l( d5 V  z0 x2 |

# B/ e( h8 N- P/ F( ~   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。
8 L. s8 u& ?8 i& j
1.  修改分区表

打开文件arch/ARM/plat-s3c24xx/common-smdk.c，修改mtd_partition结构体数组。

, H! S$ g1 Y) H' F. }" a7 }) ]修改后如下：
) h& a& J" h; I" T. a
static struct mtd_partition smdk_default_nand_part[] = {
7 H' G1 Y5 n% B2 R2 |9 s) Q        [0] = {
                .name        = "Uboot",
                .size        = 0x00040000,
                .offset        = 0x00000000,
6 P% B* F: q1 G        },
# q1 U# D9 b# p* D% g4 q& `        [1] = {
5 g6 x# b9 s: A# w  ]                .name        = "Kernel",
; _5 G! j2 D; q- n1 }                .offset = 0x00200000,
! A( J+ w+ }% A* _6 d                .size        = 0x00300000,
        },
1 ^% W$ S, z( O) ~7 ~7 h        [2] = {
                .name        = "filesystem",
3 D4 I5 X- y& M$ {2 r                .offset = 0x00500000,
                .size        = MTDPART_SIZ_FULL,
        }
};
: H# \" T% A/ x+ V
! a- e) H0 L7 r4 i6 g
TQ2440板上的NAND为256M，请根据你的NAND实际大小分配空间。



6 o* Q7 P) _# f$ _4 x2. 修改NAND控制器参数
4 `* h2 K! l, X3 }
: |+ ?6 s2 ^5 H, ~$ H! k3 x打开文件arch/arm/plat-s3c24xx/common-smdk.c，修改smdk_nand_info结构体。
& l/ L% W* e& l  K4 j  P
2 `) ~- h. r9 R# D7 N' `修改后如下：
( q" n. G3 _- W. ]; t+ w
static struct s3c2410_platform_nand smdk_nand_info = {
        .tacls                = 0, //10,//20,
        .twrph0                = 21, //25,//60,
7 [# o& P9 g0 r5 I) f. j        .twrph1                = 5, //10,//20,
        .nr_sets        = ARRAY_SIZE(smdk_nand_sets),
  I9 }! h1 P$ l! p4 f* }        .sets                = smdk_nand_sets,
" t2 }) ?' C! z. B" W};
7 A+ S* l4 A0 O. Y. i9 l. N7 S
这里的三个参数tacls，twrph0，和twrph1是如何给出的？ 我们来分析下。
4 j  l( y" s0 g" x6 G  l& n
! C6 w# K5 R+ h8 U" P5 |先看下这个结构体的定义，位于arch/arm/mach-s3c2410/include/mach/nand.h：

struct s3c2410_platform_nand {
        /* timing information for controller, all times in nanoseconds */

: A$ O1 l9 b3 U, {        int        tacls;        /* time for active CLE/ALE to nWE/nOE */
        int        twrph0;        /* active time for nWE/nOE */
        int        twrph1;        /* time for release CLE/ALE from nWE/nOE inactive */
( S: j0 v/ U/ ^/ o3 H0 V
: ?8 t$ o$ C* i        unsigned int        ignore_unset_ecc:1;
( _( G& q- s0 K  A8 V
        int                        nr_sets;
        struct s3c2410_nand_set *sets;
  t2 M/ d& m% x4 e/ L+ c
        void                        (*select_chip)(struct s3c2410_nand_set *,
                                               int chip);
+ m- H- C' k  i  }% _+ |: r7 d};
4 e  }4 q7 V6 [$ R# I, K# z
5 F5 H$ X4 a& T$ g: r8 H" L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。
# l6 b  s: t0 R/ m
% }) v: r& |. |+ G; x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：
: ]; H: @$ v; N& o8 _+ {2 \8 M

% p0 Y* A! l8 l9 [7 y" r


3 b" f" _. E2 i) `% L 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：
" u) X7 R# O9 b7 Y% z+ n



# @- y& M4 E1 Q% U% i' Y
这幅时序图同样来自S3C2440的datasheet。

! E" R$ z6 H. H0 C4 H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。

* X. w, B2 C* u. t0 @! WTACLS：表示在CLE/ALE拉高后，多少时间以后才允许将nWE拉低。
& j% z7 v( B3 V; g( ^8 I
' n) _7 h( ~, |% @# H  UTWRPH0：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。

. {) K6 ~8 E# K( S( [1 B" A8 |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。
  x. P$ @& b2 K* H2 p! c

5 Y1 l0 x. G+ i+ F, F% |* S. {


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。

. `7 }" K4 N8 N5 d9 A3 n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。

通过查找该nand的datasheet，3个时序参数的值如下：

twp=21， tcls=21， tclh=5。

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）：

tacls = tcls-twp = 21 - 21 = 0 ns

- a+ g9 u. L* Z! w$ u: @twrph0= twp = 21 ns

. ]1 ?8 [1 O/ x" R7 X; Xtwrph1 = tclh = 5 ns
  ~9 c$ s' _) i/ a
至此，就成功计算出三个参数的值了 。
1 a8 S0 M6 f; j( ]1 @3 W6 @
' j+ d/ M4 R7 G) h3. 配置内核



( n+ p+ V8 _6 F0 ~& E5 B
& w) q" N. X5 l. x+ h3 u9 Q
4 K: d8 r; j" f! ]% C' f% p$ L4. 验证

+ K) f% O" _* A, w" j' v; z  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:

1 ^3 t, [6 R! V2 |7 F......

S3C24XX NAND Driver, (c) 2004 Simtec Electronics
) K% N3 T$ \+ F+ ^5 t* F$ ws3c24xx-nand s3c2440-nand: Tacls=1, 10ns Twrph0=3 30ns, Twrph1=1 10ns
. C, M) L1 \, l3 j. I( m5 ^s3c24xx-nand s3c2440-nand: NAND hardware ECC
NAND device: Manufacturer ID: 0xec, Chip ID: 0xda (Samsung NAND 256MiB 3,3V 8-bit)
Scanning device for bad blocks
Bad eraseblock 781 at 0x0000061a0000
: F' z  W+ J1 Z' Q3 lBad eraseblock 1113 at 0x000008b20000
& j' Q# _- O0 t2 cBad eraseblock 1117 at 0x000008ba0000
Bad eraseblock 1481 at 0x00000b920000
Bad eraseblock 1566 at 0x00000c3c0000
0 i: q- t7 l/ Y7 ~3 yBad eraseblock 1885 at 0x00000eba0000
7 b  N. w# s2 j; v7 J9 bCreating 3 MTD partitions on "NAND 256MiB 3,3V 8-bit":
8 _/ [( T' P+ ^  o9 X5 Z5 |0x000000000000-0x000000040000 : "Uboot"
6 \7 W, c- A5 W( U* L; y* }2 e; z0x000000200000-0x000000500000 : "Kernel"
+ g& ~, `0 S* y2 {  g. g0x000000500000-0x000010000000 : "filesystem"

......

上述信息表明以成功访问了NAND FLASH。

3 `8 J8 v. n" r1 B- X: s9 Q( Q6 U这里，对第二行的输出进行个说明。

9 U5 a& {- S. i! i' mUBOOT启动将S3C2440的工作频率 FCLK:HCLK: PCLK = 8：4 ：1，

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，

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。

, x; [% z/ B4 N0 {, R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？
& Y/ b& g3 a$ R2 W5 U5 T
在S3C2440的nand驱动中，参数的值是通过如下函数确定的：
9 P) j8 C- n. W( E2 q, q) g" {8 Y: M
) N- I; X  u2 Y2 [static int s3c_nand_calc_rate(int wanted, unsigned long clk, int max)
{
% h1 r$ C2 u( H/ I3 B        int result;
6 g% p  V$ M$ {& U$ h! v" N
% Z9 G  ?" M7 M0 r        result = DIV_ROUND_UP((wanted * clk), NS_IN_KHZ);

        pr_debug("result %d from %ld, %d\n", result, clk, wanted);

        if (result > max) {
                printk("%d ns is too big for current clock rate %ld\n", wanted, clk);
                return -1;
        }

) t. S: U) \/ m2 c4 s        if (result < 1)
                result = 1;
& P. V) v8 I6 }9 C$ G8 ^) M
        return result;
+ z+ X: d7 O; R, L* p" A: M7 c}
3 n9 \' S+ t3 ~% D( S& a  j$ |
参数wanted就是0（ns），而clk即为HCLK/1000。
+ o; r$ d% b, Y  E
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。

' E8 P. m! e+ r. @7 v4 w2 U




( J2 \  `4 h8 @, y0 Z
" M$ D0 i1 f" j% O

ExxNEN

NAND驱动