轉：http://blog.csdn.net/zhouzhuan2008/article/details/11053877

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目錄

1. MTD總概述
2. MTD數據結構?
3. MTD相關層實現

MTD，Memory Technology Device即內存技術設備

字符設備和塊設備的區別在于前者只能被順序讀寫，后者可以隨機訪問；同時，兩者讀寫數據的基本單元不同。

字符設備，以字節為基本單位，在Linux中，字符設備實現的比較簡單，不需要緩沖區即可直接讀寫，內核例程和用戶態API一一對應，用戶層的Read函數直接對應了內核中的Read例程，這種映射關系由字符設備的file_operations維護。

塊設備，則以塊為單位接受輸入和返回輸出。對這種設備的讀寫是按塊進行的，其接口相對于字符設備復雜，read、write API沒有直接到塊設備層，而是直接到文件系統層，然后再由文件系統層發起讀寫請求。?
同時，由于塊設備的IO性能與CPU相比很差，因此，塊設備的數據流往往會引入文件系統的Cache機制。

MTD設備既非塊設備也不是字符設備，但可以同時提供字符設備和塊設備接口來操作它。

MTD總概述

Linux中MTD的所有源碼位于/drivers/mtd子目錄下,

MTD設備通常可分為四層?
這四層從上到下依次是：設備節點、MTD設備層、MTD原始設備層和硬件驅動層。

一、Flash硬件驅動層?
硬件驅動層負責在init時驅動Flash硬件并建立從具體設備到MTD原始設備映射關系?
tip: 映射關系通常包括 分區信息、I/O映射及特定函數的映射?
drivers/mtd/chips :?? CFI/jedec接口通用驅動?
drivers/mtd/nand :?? nand通用驅動和部分底層驅動程序?
drivers/mtd/maps :?? nor flash映射關系相關函數?
drivers/mtd/devices:?? nor flash底層驅動

二、MTD原始設備?
用于描述MTD原始設備的數據結構是mtd_info，它定義了大量的關于MTD的數據和操作函數。?
mtdcore.c :? MTD原始設備接口相關實現?
mtdpart.c :? MTD分區接口相關實現

三、MTD設備層?
基于MTD原始設備，linux系統可以定義出MTD的塊設備（主設備號31）和字符設備（設備號90）。?
mtdchar.c :? MTD字符設備接口相關實現?
mtdblock.c : MTD塊設備接口相關實現

四、設備節點?
通過mknod在/dev子目錄下建立MTD塊設備節點（主設備號為31）和MTD字符設備節點（主設備號為90）?
通過訪問此設備節點即可訪問MTD字符設備和塊設備?
具體參考:??working-with-mtd-devices

五、文件系統?
內核啟動后，通過mount 命令可以將flash中的其余分區作為文件系統掛載到mountpoint上。

MTD數據結構?

重要的數據結構:?
1. mtd_info 表示mtd原始設備, 所有mtd_info結構體被存放在mtd_info數組mtd_table中

2. mtd_part?? 表示MTD分區，其中包含了 mtd_info，每一個分區都是被看成一個MTD 原始設備?
在mtd_table中，mtd_part.mtd_info中的大部分數據都從該分區的主分區mtd_part->master中獲得?
tip: master不作為一個mtd原始設備加入mtd_table

各層之間的交互如下圖

????
mtd_info的主要數據結構

域	作用
type	mtd類型, 包括MTD_NORFLASH,MTD_NANDFLASH等(See mtd-abi.h)
flags	標志位, MTD_WRITEABLE,MTD_NO_ERASE等(See mtd-abi.h)
size	mtd設備的大小
erasesize	主要的擦除大小, 即Flash的塊大小 (tip: mtd設備可能有多個erasesize)
writesize	寫大小, 對于norFlash是字節,對nandFlash為一頁
oobsize	每塊oob數據量, eg 16
oobavail	?
name	命名
index	?
ecclayout	nand_ecclayout結構體指針, 表示的是ecc布局,可參考硬件手冊的OOB中ecc布局
numeraseregions	可變擦除區域的數目, 通常為1
eraseregions	mtd_erase_region_info結構體指針, 可變擦除區域
erase	擦除Flash函數
read/write	讀寫Flash函數
read_oob/write_oob	帶oob讀寫Flash函數
suspend/resume	Power Management functions
priv	私有數據, cfi接口flash指向map_info結構, 或指向自定義flash相關結構體
?	?

mtd_part的主要數據結構

域	作用
mtd	分區信息, 大部分由master決定
master	分區的主分區
offset	分區的偏移地址
index	分區號 (3.0后不存在該字段)
list	將mtd_part鏈成一個鏈表mtd_partitons
?	?

mtd_partition的主要數據結構

域	作用
name	?
size	?
offset	?
mask_flags	?
ecclayout	?
mtdp	?
?	?

map_info的主要數據結構

域	作用
name	名稱
size	大小
phys	物理地址
bankwidth	總線寬度(in octets)
virt	虛擬地址,通常通過ioremap將物理地址進行映射得到
read/copy_from/write/copy_to	讀寫函數
map_priv_1/map_priv_2	驅動可用的私有數據
?	?

nand_chip的主要數據結構

域	作用
IO_ADDR_R/IO_ADDR_W	讀/寫8根io線的地址
read_byte/read_word	從芯片讀一個字節/字
read_buf/write_buf	讀芯片讀取內容至緩沖區/將緩沖區內容寫入芯片
verify_buf	?
select_chip	?
block_bad	檢查是否壞塊
block_markbad	標識壞塊
cmd_ctrl	硬件相關控制函數
init_size	?
dev_ready	?
cmdfunc	命令處理函數
waitfunc	?
erase_cmd	擦除命令
scan_bbt	掃描壞塊
errstat	?
write_page	?
options	與具體的NAND 芯片相關的選項, 如NAND_USE_FLASH_BBT等(nand.h)
page_shift	?
?	?
ecclayout	nand_ecclayout類型結構體, ECC布局信息
ecc	nand_ecc_ctrl類型結構體, ECC控制結構
?	?
?	?
?	?

nand_ecclayout的主要數據結構

域	作用
eccbytes	ecc的字節數(For 512B-per-page, eccbytes is 3)
eccpos	ecc數據在oob中的位置
oobavail	oob中可用的字節數, MTD 會根據其它三個變量自動計算得到
oobfree	nand_oobfree類型結構體, 顯示定義空閑的oob 字節
?	?

MTD相關層實現

MTD設備層

mtd字符設備接口:?
mtdchar.c 實現了字符設備接口，通過它，用戶可以直接操作Flash 設備。?
? 通過read()、write()系統調用可以讀寫Flash。?
? 通過一系列IOCTL 命令可以獲取Flash 設備信息、擦除Flash、讀寫NAND 的OOB、獲取OOB layout 及檢查NAND 壞塊等(MEMGETINFO、MEMERASE、MEMREADOOB、MEMWRITEOOB、MEMGETBADBLOCK IOCRL)?
tip: mtd_read和mtd_write直接直接調用mtd_info的read 函數，因此，字符設備接口跳過patition這一層

mtd塊設備接口:?
主要原理是將Flash的erase block 中的數據在內存中建立映射，然后對其進行修改，最后擦除Flash 上的block，將內存中的映射塊寫入Flash 塊。整個過程被稱為read/modify/erase/rewrite 周期。?
但是，這樣做是不安全的，當下列操作序列發生時，read/modify/erase/poweroff，就會丟失這個block 塊的數據。?
塊設備模擬驅動按照block 號和偏移量來定位文件，因此在Flash 上除了文件數據，基本沒有額外的控制數據。

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MTD原始設備層

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MTD硬件驅動層

1. NOR Flash驅動結構

Linux系統實現了針對cfi,jedec等接口的通用NOR Flash驅動?
在上述接口驅動基礎上，芯片級驅動較簡單?
???? 定義具體內存映射結構體map_info，然后通過接口類型后調用do_map_probe()??
以h720x-flash.c為例(位于drivers/mtd/maps)?
- 定義map_info結構體, 初始化成員name, size, phys, bankwidth?
- 通過ioremap映射成員virt(虛擬內存地址)?
- 通過函數simple_map_init初始化map_info成員函數read,write,copy_from,copy_to?
- 調用do_map_probe進行cfi接口探測, 返回mtd_info結構體?
- 通過parse_mtd_partitions, add_mtd_partitions注冊mtd原始設備

2. NAND Flash驅動結構?

Linux實現了通用NAND驅動(drivers/mtd/nand/nand_base.c)?
tip: For more, check?內核中的NAND代碼布局??
芯片級驅動需要實現nand_chip結構體?
MTD使用nand_chip來表示一個NAND FLASH芯片, 該結構體包含了關于Nand Flash的地址信息,讀寫方法,ECC模式,硬件控制等一系列底層機制。?
? NAND芯片級初始化?
主要有以下幾個步驟:?
- 分配nand_chip內存，根據目標板及NAND控制器初始化nand_chip中成員函數(若未初始化則使用nand_base.c中的默認函數)，將mtd_info中的priv指向nand_chip(或板相關私有結構)，設置ecc模式及處理函數?
- 以mtd_info為參數調用nand_scan()探測NAND FLash。?
?? nand_scan()會讀取nand芯片ID，并根據mtd->priv即nand_chip中成員初始化mtd_info?
- 若有分區，則以mtd_info和mtd_partition為參數調用add_mtd_partitions()添加分區信息?
-

? MTD對NAND芯片的讀寫?
主要分三部分:?
A、struct mtd_info中的讀寫函數，如read，write_oob等，這是MTD原始設備層與FLASH硬件層之間的接口；?
B、struct nand_ecc_ctrl中的讀寫函數，如read_page_raw，write_page等，主要用來做一些與ecc有關的操作；?
C、struct nand_chip中的讀寫函數，如read_buf，cmdfunc等，與具體的NAND controller相關，就是這部分函數與硬件交互，通常需要我們自己來實現。?
tip: nand_chip中的讀寫函數雖然與具體的NAND controller相關，但是MTD也為我們提供了默認的讀寫函數，如果NAND controller比較通用(使用PIO模式)，那么對NAND芯片的讀寫與MTD提供的這些函數一致，就不必自己實現這些函數。

上面三部分讀寫函數相互配合完成對NAND芯片的讀寫?
首先，MTD上層需要讀寫NAND芯片時，會調用struct mtd_info中的讀寫函數，接著struct mtd_info中的讀寫函數就會調用struct nand_chip或struct nand_ecc_ctrl中的讀寫函數，最后，若調用的是struct nand_ecc_ctrl中的讀寫函數，那么它又會接著調用struct nand_chip中的讀寫函數。?
eg:? 以讀為例?
MTD上層會調用struct mtd_info中的讀page函數，即nand_read函數。?
接著nand_read函數會調用struct nand_chip中cmdfunc函數，這個cmdfunc函數與具體的NAND controller相關，它的作用是使NAND controller向NAND 芯片發出讀命令，NAND芯片收到命令后，就會做好準備等待NAND controller下一步的讀取。?
接著nand_read函數又會調用struct nand_ecc_ctrl中的read_page函數，而read_page函數又會調用struct nand_chip中read_buf函數，從而真正把NAND芯片中的數據讀取到buffer中(所以這個read_buf的意思其實應該是read into buffer，另外，這個buffer是struct mtd_info中的nand_read函數傳下來的)。?
read_buf函數返回后，read_page函數就會對buffer中的數據做一些處理，比如校驗ecc，以及若數據有錯，就根據ecc對數據修正之類的，最后read_page函數返回到nand_read函數中。?
對NAND芯片的其它操作，如寫，擦除等，都與讀操作類似?

http://www.cnblogs.com/hzl6255/archive/2012/12/18/2824043.html

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MTD(memory technology device內存技術設備)是用于訪問memory設備（ROM、flash）的Linux的子系統。MTD的主要目的是為了使新的memory設備的驅 動更加簡單，為此它在硬件和上層之間提供了一個抽象的接口。MTD的所有源代碼在/drivers/mtd子目錄下。我將CFI接口的MTD設備分為四層 （從設備節點直到底層硬件驅動），這四層從上到下依次是：設備節點、MTD設備層、MTD原始設備層和硬件驅動層。?

　　一、Flash硬件驅動層：硬件驅動層負責在init時驅動Flash硬件，Linux MTD設備的NOR　Flash芯片驅動遵循CFI接口標準，其驅動程序位于drivers/mtd/chips子目錄下。NAND型Flash的驅動程 序則位于/drivers/mtd/nand子目錄下。

　　二、MTD原始設備：原始設備層有兩部分組成，一部分是MTD原始設備的通用代碼，另一部分是各個特定的Flash的數據，例如分區。 用于描述MTD原始設備的數據結構是mtd_info，這其中定義了大量的關于MTD的數據和操作函數。mtd_table（mtdcore.c）則是所 有MTD原始設備的列表，mtd_part（mtd_part.c）是用于表示MTD原始設備分區的結構，其中包含了mtd_info，因為每一個分區都 是被看成一個MTD原始設備加在mtd_table中的，mtd_part.mtd_info中的大部分數據都從該分區的主分區 mtd_part->master中獲得。 在drivers/mtd/maps/子目錄下存放的是特定的flash的數據，每一個文件都描述了一塊板子上的flash。其中調用 add_mtd_device()、del_mtd_device()建立/刪除mtd_info結構并將其加入/刪除mtd_table（或者調用 add_mtd_partition()、del_mtd_partition()（mtdpart.c）建立/刪除mtd_part結構并將 mtd_part.mtd_info加入/刪除mtd_table 中）。?

　　三、MTD設備層：基于MTD原始設備，linux系統可以定義出MTD的塊設備（主設備號31）和字符設備（設備號90）。MTD字符設備的定義在 mtdchar.c中實現，通過注冊一系列file operation函數（lseek、open、close、read、write）。MTD塊設備則是定義了一個描述MTD塊設備的結構 mtdblk_dev，并聲明了一個名為mtdblks的指針數組，這數組中的每一個mtdblk_dev和mtd_table中的每一個 mtd_info一一對應。?

　　四、設備節點：通過mknod在/dev子目錄下建立MTD字符設備節點（主設備號為90）和MTD塊設備節點（主設備號為31），通過訪問此設備節點即可訪問MTD字符設備和塊設備。?

　　五、根文件系統：在Bootloader中將JFFS（或JFFS2）的文件系統映像jffs.image（或jffs2.img）燒到flash的 某一個分區中，在/arch/arm/mach-your/arch.c文件的your_fixup函數中將該分區作為根文件系統掛載。?

　　六、文件系統：內核啟動后，通過mount 命令可以將flash中的其余分區作為文件系統掛載到mountpoint上。

http://www.cnblogs.com/hoys/archive/2012/05/30/2526230.html

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//----------------------------------------------個人見解----------------------------------------

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1、linux nandflash驅動主要工作在于nand_chip結構體填充（linux內核在MTD的下層實現了通用的nand驅動（主要通過drivers/mtd/nand_base.c文件實現），因此芯片級的nand驅動不再需要實現mtd_info中的read、write、read_oob等函數，而主體轉移到了nand_chip數據結構體填充上）、內核flash分區表配置兩部分，而nand_chip結構體填充驅動一般芯片廠商提供的開發包中會有這個驅動，例如dm365的nand_chip結構體填充驅動就是drivers/mtd/nand/davinvi-nand.c

在davinvi-nand.c驅動中，會涉及到一個ecc布局的結構體struct?nand_ecclayout如下：

static struct nand_ecclayout hwecc4_small __initconst = {
.eccbytes = 10,
.eccpos = { 0, 1, 2, 3, 4,
/* offset 5 holds the badblock marker */
6, 7,
13, 14, 15, },
.oobfree = {
{.offset = 8, .length = 5, },
{.offset = 16, },
},
};

nand_ecclayout結構體指針, 表示的是ecc布局,可參考硬件手冊的OOB中ecc布局。

下面是相關的一些成員介紹：

?

struct nand_ecclayout {

uint32_t eccbytes; ? ?//表示使用幾個ecc字節

uint32_t eccpos[128]; //表示ecc占用的位置，因為現在大頁面4kbyte也就128個，所以這里寫了128，

?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? //以后有更大頁面的，這里也要改了。

uint32_t oobavail; ? ? ? //有幾個oob可用，這個跟下面的成員有點像，一般用下面的

struct nand_oobfree oobfree[MTD_MAX_OOBFREE_ENTRIES]; ?//定義oob有效個數，從哪開始等

};

?

?

給個例子：

?

static struct nand_ecclayout mylayout = {

#ifdef CONFIG_SYS_NAND_PAGE_2K

.eccbytes = 40,

.eccpos = {?

24, 25, 26, 27, 28,

29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38,

39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48,

49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58,

59, 60, 61, 62, 63,?

},

.oobfree = {

{.offset = 2, .length = 22, },

},

#endif

}
?其中，.eccbytes = 40,跟初始化有關系，我們一般這樣初始化：

?

nand->ecc.size = 512;?

nand->ecc.bytes = 10;

恩，這下明朗了，我們需要每512個字節產生10個ecc字節，因此對2kbyte頁面的flash來說，一頁就是4個512，因此需要4*10=40個ecc字節。

.eccpos就是告訴驅動，這些ecc字節放在哪里，一般是按順序存放，不要覆蓋芯片默認的壞塊標記位，對2kbyte的flash來說，廠家說是前兩個即第0、1個字節是壞塊標志。

所以分配為eccbytes和eccpos后，后面有個oobfree，這樣看來也很明白了：

offset=2表示從第2個字節開始（因為前面2個是壞塊標志啊~~），length=22表示（從offset開始）共22個ecc字節可以用戶隨便用。

這下一目了然了吧。

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2、有了nand_chip結構體填充驅動了，接下來需要往系統注冊一個nand flash設備了，一般情況是在板級初始化的代碼中，一般目錄是arch/arm/mach****/****.c文件（或者也有可能在devices.c中），在這個文件中，一般會包括定義nandflash分區信息結構，注冊nandflash設備，其中還包括了定義一些IO資源，用于主控器驅動獲得IO資源配置相應的寄存器以及數據讀取。例如dm365的板級初始化文件：arch/arm/mach-davinci/board-dm365-evm.c中：

#define NAND_BLOCK_SIZE(SZ_16K)//32MB or 64MB
static struct mtd_partition nand_partitions[] = {
/* bootloader (UBL, U-Boot, BBT) in sectors: 0 - 14 */
{
.name = "bootloader",
.offset = 0,
.size = 32 * NAND_BLOCK_SIZE,
.mask_flags = MTD_WRITEABLE,/* force read-only */
},
/* bootloader params in the next sector 15 */
{
.name = "params",
.offset = MTDPART_OFS_APPEND,
.size = 96 * NAND_BLOCK_SIZE,
.mask_flags = MTD_WRITEABLE,/* force read-only */
},
/* kernel in sectors: 16 */
{
.name = "kernel",
.offset = MTDPART_OFS_APPEND,
.size = SZ_2M,
.mask_flags = 0
},
{
.name = "filesystem1",
.offset = MTDPART_OFS_APPEND,
.size = SZ_16M,//SZ_16M + SZ_8M,
.mask_flags = 0
},
{
.name = "filesystem2",
.offset = MTDPART_OFS_APPEND,
.size = SZ_2M,//SZ_8M,
.mask_flags = 0
},
{
.name = "Calibration",
.offset = MTDPART_OFS_APPEND,
.size = MTDPART_SIZ_FULL,
.mask_flags = 0
}
};

上面是nandflash分區信息定義結構體，在上面結構體中，總共為nandflash分成了6個區，在系統啟動后，可以通過ls /dev/mtdblock*查看到所有的分區，看到的mtdblock*設備文件節點從0開始分別對應上面數組中的六個分區，如果需要使用哪個分區，則可以通過mount掛載到文件系統中使用。也能通過系統啟動時打印的信息看到分區情況：

Creating 6 MTD partitions on "nand_davinci.0":
0x00000000-0x00080000 : "bootloader"
0x00080000-0x00200000 : "params"
0x00200000-0x00400000 : "kernel"
0x00400000-0x01400000 : "filesystem1"
0x01400000-0x01600000 : "filesystem2"
0x01600000-0x04000000 : "Calibration"

按照上面信息可以看出，文件系統是保存在0x00400000-0x01400000或者0x01400000-0x01600000地址段中（后面假設系統是只用filesystem1），內核是保存0x00200000-0x00400000地址段中，所以在燒錄內核時，應該使用nand write 0x80700000?0x00200000 0x00300000（其中0x00300000表示寫入大小，0x00200000表示寫入nandflash的起始地址,0x80700000表示從內存的這個地址讀出內核燒寫到對應的nandflash地址中），而燒錄文件可以通過網絡文件系統啟動板子，再將上面的filesystem1掛載在mnt/目錄下：mount /dev/mtdblock3 /mnt/mtd3，然后直接將要燒錄的文件系統解壓到這個filesystem1分區中，也能通過網絡上其它方式燒錄文件系統，如yaffs jffs2等等，燒錢文件系統前，必須通過nand erase在uboot階段擦除這塊地址段中的flash數據，如擦寫filesystem1的數據命令：nand erase?0x00400000 ********* （***表示擦寫塊大小）?

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static struct resource nand_resources[] = {
[0] = {
/* First memory resource is AEMIF control registers */
.start = DM365_ASYNC_EMIF_CNTRL_BASE,
.end = DM365_ASYNC_EMIF_CNTRL_BASE + SZ_4K - 1,
.flags = IORESOURCE_MEM,
},
[1] = {
/* Second memory resource is NAND I/O window */
.start = DAVINCI_ASYNC_EMIF_DATA_CE0_BASE,
.end = DAVINCI_ASYNC_EMIF_DATA_CE0_BASE + SZ_16K - 1,
.flags = IORESOURCE_MEM,
},
[2] = {
/* Third (optional) memory resource is NAND I/O window */
/* for second NAND chip select */
.start = DAVINCI_ASYNC_EMIF_DATA_CE0_BASE + SZ_16K,
.end = DAVINCI_ASYNC_EMIF_DATA_CE0_BASE + 2 * SZ_16K - 1,
.flags = IORESOURCE_MEM,
},
};

上面數組中定義的是nandflash接口（一般接在EMIF上）的IO內存資源，需要注意的是，這個數組如何定義取決于nandflash驅動（drivers/mtd/nand/davinvi-nand.c）中代碼是如何使用這些資源的，比如說davinci-nand.c獲取資源是platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0)，而獲取的這個資源是用于控制寄存器配置的，則上面數組中0成員就必須是EMIF控制寄存器的IO內存地址，如果這個資源是用于訪問nandflash數據的，則0數組的成員就必須是EMIF數據寄存器。所以這個數組的定義需要配置davinci-nand.c驅動的編寫來更改。

轉載于:https://www.cnblogs.com/pengdonglin137/p/3467960.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的MTD NANDFLASH驱动相关知识介绍的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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