Linux NAND FLASH驱动程序框架分析

Linux NAND FLASH驱动程序框架分析

1.Linux-MTD Subsystem

FLASH在嵌入式系统中是必不可少的，它是bootloader、linux内核和文件系统的最佳载体。在Linux内核中引入了MTD子系统为NOR FLASH和NAND FLASH设备提供统一的接口，从而使得FLASH驱动的设计大为简化。

在引入MTD后Linux系统中FLASH设备驱动可分为四层，如图：

1. 硬件驱动层

FLASH硬件驱动层负责FLASH硬件设备的读、写、擦出，LINUX MTD设备的NOR FLASH驱动位于/driver/mtd/chips子目录下，NAND FLASH驱动则位于/driver/mtd/nand子目录下。

2. MTD原始设备层：MTD原始设备层由两部分构成，一部分是MTD原始设备的通用代码(mtdcore.c、mtdpart.c)，另一部分是各个特定的FLASH的数据，例如分区。

3. MTD设备层：基于MTD原始设备，LINUX系统可以定义出MTD的块设备（主设备号31）www.bkjia.com和字符设备（设备号90），构成设备层。MTD字符设备在mtdchar.c实现，MTD块设备在mtdblock.c实现。

4. 设备节点：通过mknod在/dev子目录下建立MTD字符设备节点（主设备号为90）和块设备节点（主设备号为31），用户通过访问此设备节点即可访问MTD字符设备和块设备。

也可通过下图理解：

从上图可以看出，MTD设备层与原始设备层打交道。通过分析源代码我们可以知道当上层要求对FLASH进行读写时，它会像设备层发出请求，设备层的读写函数会调用原始设备层中的读写函数，即mtd_info结构体（mtd原始设备层中描述设备的专用结构体）中的读写函数，而mtd_info中的函数会调用nand_chip（nand硬件驱动层中描述设备的结构体，其中包含了针对特定设备的基本参数和设备操作函数）中的读写函数。所以当我们写一个flash硬件驱动程序时，有以下步骤：

1. 如果FLASH要分区，则定义mtd_partition数组，将FLASH分区信息记录其中。

2. 在模块加载时为每一个chip(主分区)分配mtd_info和nand_chip的内存，根据目标板nand 控制器的特殊情况初始化nand_chip中的实现对FLASH操作的成员函数，如hwcontrol()、dev_ready()、read_byte()、write_byte()等。填充mtd_info,并将其priv成员指向nand_chip。

3. 以mtd_info为参数调用nand_scan()函数探测NAND FLASH的存在。nand_scan()函数会从FLASH芯片中读取其参数，填充相应nand_chip成员。

4. 如果要分区，则以mtd_info和mtd_partition为参数调用add_mtd_partions(),添加分区信息。在这个函数里面会为每一个分区（不包含主分区）分配一个mtd_info结构体，www.bkjia.com填充，并注册。