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Linux NAND FLASH驱动代码分析
时间:2017-01-03作者:华清远见

FLASH驱动在嵌入式系统中有着举足轻重的位置,而目前市场上NAND FLASH的价格又要便宜与NOR FLASH,随着越来越多的平台支持从NAND FLASH中启动,掌握NAND flash的驱动编写有着重要的现实意义,由于内核已经完成了大部分的工作,实际工作中大部分工程师对NAND FLASH驱动只是简单的修改,对其工作原理并不太清楚,下面我们来分析一下NAND FLASH的代码流程,从中体会块设备的代码之美。

在学习NAND FLASH驱动之前,我们需要对块设备中下面的重要2点有个认识:

1.gendisk: 描述块设备实体(一整个nandflash芯片)的结构体
        整个块设备的注册过程都是围绕gendisk来开展的

2. add_disk() // 将一个分区信息(如/dev/mtdblock3)注册到内核列表中

下面我们来分析具体的驱动:

一、s3c2410nandflash控制器初始化步骤:
        s3c2410_nand_init(&s3c2410_nand_driver)
        -> driver_register->bus_add_driver()->driver_attach->bus_for_each_dev(__driver_attach)->driver_probe_device()->dev->probe() [最后这个函数实质是s3c2410_nand_probe()]

        -> s3c2410_nand_probe()
                        -> s3c24xx_nand_probe()
                                -> s3c2410_nand_inithw() // 初始化nandflash控制器
                                        -> s3c2410_nand_init_chip()// 初始化s3c2410 nandflash驱动最底层的访问控制函数
                                            -> chip->write_buf = s3c2410_nand_write_buf;
                                            -> chip->read_buf = s3c2410_nand_read_buf;
                                            -> chip->select_chip = s3c2410_nand_select_chip;
                                            -> chip->cmd_ctrl = s3c2410_nand_hwcontrol()
                                        -> nand_scan()
                                        -> s3c2410_nand_add_partition()
                                ->add_mtd_device()

二.将nandflash的一个分区注册成一个块设备,并通过io请求来访问的步骤: <=> 块设备驱动程序的注册过程

module_init(init_mtdblock)
        -> init_mtdblock()
        -> register_mtd_blktrans(&mtdblock_tr)
                -> register_blkdev() // step 1: 注册为块设备
                -> blk_init_queue() // step 2: io请求队列初始化
                -> kernel_thread(mtd_blktrans_thread) // 块设备(nandflash)读写访问io请求处理线程
                -> tr->add_mtd()
                        mtdblock_add_mtd()
                        -> add_mtd_blktrans_dev()
                        -> alloc_disk()
                        -> add_disk() // step 3: 初始化一个gendisk结构体并注册成一个disk
                                -> blk_register_region()
                                -> register_disk()
                                -> blk_register_queue()

1)nandflash io请求处理线程mtd_blktrans_thread()等在一个等待队列上
        mtd_blktrans_thread()
        -> DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);
        -> elv_next_request() // 检查有没有io请求
        -> add_wait_queue(&tr->blkcore_priv->thread_wq) // 等在等待队列上
        -> set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE)
        -> schedule(); // 让出cpu使用权
        -> //等待,直到有io请求到来被唤醒
        -> do_blktrans_request()
                -> blk_fs_request()
                -> 检查访问的便宜量不能大于整个nandflash的容量
                -> 假设为读访问:
                        -> tr->readsect()
                                mtdblock_readsect() // mtd_block.c
                                -> do_cached_read() // mtd_block.c
                                        -> mtd->read()
                                                nand_read() // nand_base.c
                                                -> nand_do_read_ops()
                                                        -> nand_read_page_raw()
                                                                -> s3c2410_nand_read_buf() // 通过s3c2410nandflash控制器发命令读取nandflash内容
                                                                                                                       // s3c2410.c
                -> 假设为写访问:
                        -> tr->writesect()
                                mtdblock_writesect()
        -> end_request()

2)当io请求来时,唤醒线程mtd_blktrans_thread()
        mtd_blktrans_request()
        -> wake_up(&tr->blkcore_priv->thread_wq)

3)nandflash io请求处理线程mtd_blktrans_thread()开始处理io请求:
        -> do_blktrans_request()
        -> 见上

从上面的代码流程可见,NAND flash驱动作为一个块设备的典型案例,为位于MTD的下层,其数据的读写通过mtd_blktrans_thread内核线程来处理IO请求。

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