NAND Flash内存设备的读写控制设计
2软件设计
2.1 NAND Flash的读写控制
Linux MTD[4]对NAND Flash芯片的读写主要分三部分：
① struct mtd_info中的读写函数，如read、write_oob等，这是MTD原始设备层与Flash硬件层之间的接口。
② struct nand_ecc_ctrl中的读写函数，如read_page_raw、write_page等，主要用来做一些与ECC有关的操作。
③ struct nand_chip中的读写函数，如read_buf、cmdfunc等，与具体的NAND controller相关，就是这部分函数与硬件的交互。
这三部分读写函数是相互配合着完成对NAND Flash芯片的读写的。首先，MTD上层需要读写NAND Flash芯片时，会调用struct mtd_info中的读写函数；接着，struct mtd_info中的读写函数就会调用struct nand_chip或struct nand_ecc_ctrl中的读写函数；最后，若调用的是struct nand_ecc_ctrl中的读写函数，那么它又会接着调用struct nand_chip中的读写函数。读写相关函数如图2所示。
图2 读写相关函数
2.2 NAND Flash的读页流程
2.2.1 读页时序
读页流程如图3所示。可以看到如果要实现读一个页的数据，就要发送Read的命令，而且是分两个周期，即分两次发送对应的命令。第一次是00h,第二次是30h，而两次命令中间，需要发送对应的你所要读取的页的地址。 图4为读页时序。
图3 读页流程
图4 读页时序
2.2.2 读页主要函数
NAND Flash读页的主要函数有nand_read、nand_do_read_ops、nand_command_lp、nand_read_page_hwecc、read_buf。MTD上层会调用struct mtd_info中的读page函数，即nand_read函数，然后调用nand_do_read_ops，接着会调用struct nand_chip中的cmdfunc函数。这个cmdfunc函数与具体的NAND controller相关，它的作用是使NAND controller向NAND芯片发出读命令，NAND芯片收到命令后，就会做好准备等待NAND controller下一步的读取。接着nand_read函数又会调用struct nand_ecc_ctrl中的read_page函数，而read_page函数又会调用struct nand_chip中read_buf函数，从而真正把NAND芯片中的数据读取到buffer中。read_buf函数返回后，read_page函数就会对buffer中的数据做一些处理，比如ECC校验。读页主要函数代码如下：
static int nand_do_read_ops(struct mtd_info *mtd, loff_t from, struct mtd_oob_ops *ops) {
……
while(1) {
……
/*先发送对应的读页（read page）的命令*/
chip﹥cmdfunc(mtd, NAND_CMD_READ0, 0x00, page);
……
/*发送完命令，接着去调用read_page函数读取对应的数据*/
ret=chip﹥ecc.read_page(mtd, chip, bufpoi);
buf+=bytes;
……
readlen-=bytes;
if(!readlen)
break;
col=0;/*页内地址对齐*/
ealpage++;/*页号加1*/
page=realpage & chip﹥pagemask;
……
}
……
}
2.3 NAND Flash的写页流程
2.3.1 写页时序
图5 写页时序
从图5写页时序可以看到，如果要实现写一个页的数据，就要发送Page program的命令，而且是分两个周期，即分两次发送对应的命令。第一次是80h,第二次是10h，而两次命令中间，需要发送对应的要写的页的地址和数据。第3个周期是发送读状态寄存器命令70h, 如果I/O口为低电平,表示数据写入成功，否则失败。写页流程如图6所示。
图6 写页流程
2.3.2 写页主要函数
以写NAND Flash芯片为例，其写数据的工作过程：首先，MTD上层会调用struct mtd_info中的写page函数，即nand_write函数，然后调用nand_do_read_ops。接着函数会调用struct nand_chip中cmdfunc函数，这个cmdfunc函数与具体的NAND controller相关，它的作用是使NAND controller向NAND芯片发出写命令，NAND芯片收到命令后，就会做好准备等待NAND controller下一步的读取。接着nand_write函数又会调用struct nand_ecc_ctrl中的write_page函数，而write_page函数又会调用struct nand_chip中write_buf函数，从而真正把数据写到NAND Flash芯片中。
MTD读取数据的入口是nand_write，然后调用nand_do_write_ops，此函数主体代码如下:
static int nand_do_write_ops(struct mtd_info *mtd, loff_t to, struct mtd_oob_ops *ops){
……
if (nand_check_wp(mtd))/*检测,写保护*/
return -EIO;
……
while(1){
……
ret=chip﹥write_page(mtd, chip, wbuf, page, cached,(ops﹥mode==MTD_OOB_RAW));/*写页数据*/
writelen-=bytes;
if (!writelen)
break;
column=0; /*页内地址对齐*/
buf+=bytes;
realpage++; /*页号加1*/
page=realpage & chip﹥pagemask;
……
}
……
}
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