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一．簡(jiǎn)介
本文介紹了如何調(diào)試nand flash
二． 背景
2.1.nandflash 結(jié)構(gòu)分類(lèi)
2.1.1 小頁(yè)
1block = 32page
1page = 512bytes(datafield) + 16bytes(Spare Field)
需要注意的是，對(duì)于flash的讀寫(xiě)都是以一個(gè)page開(kāi)始的，但是在讀寫(xiě)之前必須進(jìn)行flash的擦寫(xiě)，而擦寫(xiě)則是以一個(gè)block為單位的。同時(shí)必須提醒的是，512bytes理論上被分為1st half 和2sd half，每個(gè)half各占256個(gè)字節(jié)。
528個(gè)字節(jié)按順序由上而下以列為單位進(jìn)行排列（1列代表一個(gè)Byte。第0行為第0 Byte ，第1行為第1 Byte，以此類(lèi)推，每個(gè)行又由8個(gè)位組成，每個(gè)位表示1個(gè)Byte里面的1bit。
528Bytes按功能分為兩大部分，分別是Data Field和Spare Field，其中Spare Field占528Bytes里的16Bytes,這16Bytes是用于在讀寫(xiě)操作的時(shí)候存放校驗(yàn)碼用的，一般不用做普通數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)，除去這 16Bytes,剩下的512Bytes便是我們用于存放數(shù)據(jù)用的Data Field，所以一個(gè)Page上雖然有528個(gè)Bytes，但我們只按512Bytes進(jìn)行容量的計(jì)算。
讀命令有兩個(gè)，分別是 Read1,Read2其中Read1用于讀取Data Field的數(shù)據(jù)，而Read2則是用于讀取Spare Field的數(shù)據(jù)。對(duì)于Nand Flash來(lái)說(shuō)，讀操作的最小操作單位為Page，也就是說(shuō)當(dāng)我們給定了讀取的起始位置后，讀操作將從該位置開(kāi)始，連續(xù)讀取到本Page的最后一個(gè) Byte為止（可以包括Spare Field）
2.1.2 大頁(yè)
參考小頁(yè)的說(shuō)明
2.2 NANDFLASH校驗(yàn)
由于NAND Flash的工藝不能保證NAND的Memory Array在其生命周期中保持性能的可靠，因此，在NAND的生產(chǎn)中及使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生壞塊。為了檢測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性，在應(yīng)用NAND Flash的系統(tǒng)中一般都會(huì)采用一定的壞區(qū)管理策略，而管理壞區(qū)的前提是能比較可靠的進(jìn)行壞區(qū)檢測(cè)。
如果操作時(shí)序和電路穩(wěn)定性不存在問(wèn)題的話，NAND Flash出錯(cuò)的時(shí)候一般不會(huì)造成整個(gè)Block或是Page不能讀取或是全部出錯(cuò)，而是整個(gè)Page（例如512Bytes）中只有一個(gè)或幾個(gè)bit出錯(cuò)。
在NAND Flash處理中，一般使用一種比較專(zhuān)用的校驗(yàn)——ECC。ECC能糾正單比特錯(cuò)誤和檢測(cè)雙比特錯(cuò)誤，而且計(jì)算速度很快，但對(duì)1比特以上的錯(cuò)誤無(wú)法糾正，對(duì)2比特以上的錯(cuò)誤不保證能檢測(cè)。
ECC一般每256字節(jié)原始數(shù)據(jù)生成3字節(jié)ECC校驗(yàn)數(shù)據(jù)，這三字節(jié)共24比特分成兩部分：6比特的列校驗(yàn)和16比特的行校驗(yàn)，多余的兩個(gè)比特置1
當(dāng)往NAND Flash的page中寫(xiě)入數(shù)據(jù)的時(shí)候，每256字節(jié)我們生成一個(gè)ECC校驗(yàn)和，稱(chēng)之為原ECC校驗(yàn)和，保存到PAGE的OOB（out-of-band）數(shù)據(jù)區(qū)中。
當(dāng)從NAND Flash中讀取數(shù)據(jù)的時(shí)候，每256字節(jié)我們生成一個(gè)ECC校驗(yàn)和，稱(chēng)之為新ECC校驗(yàn)和。
校驗(yàn)的時(shí)候，根據(jù)上述ECC生成原理不難推斷：將從OOB區(qū)中讀出的原ECC校驗(yàn)和新ECC校驗(yàn)和按位異或，若結(jié)果為0，則表示不存在錯(cuò)（或是出現(xiàn)了ECC無(wú)法檢測(cè)的錯(cuò)誤）；若3個(gè)字節(jié)異或結(jié)果中存在11個(gè)比特位為1，表示存在一個(gè)比特錯(cuò)誤，且可糾正；若3個(gè)字節(jié)異或結(jié)果中只存在1個(gè)比特位為1，表示OOB區(qū)出錯(cuò)；其他情況均表示出現(xiàn)了無(wú)法糾正的錯(cuò)誤
2.3 NANDFLASH 壞塊管理
在進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的時(shí)候，我們需要保證數(shù)據(jù)的完整性，而NAND Flash存儲(chǔ)器芯片由于工藝上問(wèn)題，不可避免就會(huì)出現(xiàn)有的Block中就是某個(gè)位或某些位是塊的，就是用塊擦除命令也是無(wú)法擦除的。如果數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到這個(gè)壞塊中，就無(wú)法保證該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的完整性。對(duì)于壞塊的管理首先我們要定義一個(gè)壞塊管理表：unsigned char BAD_BLOCK_TABLE [128]，此數(shù)組可以存儲(chǔ)1024個(gè)Block狀態(tài)，即每一個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)8個(gè)Block狀態(tài)。我們要存儲(chǔ)一批數(shù)據(jù)到NAND Flash中去某個(gè)Block時(shí)，先執(zhí)行Block擦除操作，然后分析該Block的1st Page和2st Page中的每個(gè)位是否全是FFH，如果全是FFH，則在BadBlockTable數(shù)組當(dāng)前Block對(duì)應(yīng)的字節(jié)位給置0，否則置1。如果是1表示當(dāng)前的塊是不能存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的，這時(shí)需要更換下一個(gè)Block來(lái)存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)，這樣我們重復(fù)上面的動(dòng)作分析再進(jìn)行分析是否可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，該塊能存儲(chǔ)就存儲(chǔ)到該塊中去。（詳見(jiàn)具體NANDFLASH 手冊(cè)）
2.4 DMA 傳送方式
NAND 控制器包含一個(gè)寬度為32 b，深度為4 的緩沖FIFO，用于解決高速總線與低速設(shè)備
之間數(shù)據(jù)傳輸速度的匹配問(wèn)題。為提高總線的傳輸效率，以及控制器設(shè)計(jì)的便利性，NAND
FLASH 在總線上的數(shù)據(jù)傳輸采用DMA 的方式來(lái)完成。譬如在讀取FLASH 一頁(yè)數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)
據(jù)持續(xù)寫(xiě)入控制器FIFO，F(xiàn)IFO 滿時(shí)發(fā)出DMA 傳輸?shù)恼?qǐng)求，同時(shí)暫停FLASH 的數(shù)據(jù)讀取，
控制信號(hào)nRE 拉高，直至DMA 響應(yīng)請(qǐng)求即FIFO 不滿時(shí)，F(xiàn)LASH 的數(shù)據(jù)傳輸重新開(kāi)始。
當(dāng)選擇應(yīng)用的FLASH 位寬為8，頁(yè)大小為(512+16)B 時(shí)，控制器需要發(fā)出(32+1)次4 拍字寬
度的DMA 傳輸請(qǐng)求來(lái)完成數(shù)據(jù)和校驗(yàn)信息的讀取。
控制模塊的上作主要是將總線接口轉(zhuǎn)換的控制信號(hào)，按照NAND FLASH 的接口協(xié)議．將片
選、地址、命令、讀寫(xiě)使能按照所配置的時(shí)序要求，發(fā)送到NAND FLASH 中，并且控制數(shù)
據(jù)的傳輸個(gè)數(shù)，以及DMA 請(qǐng)求、數(shù)據(jù)傳輸完成中斷、數(shù)據(jù)錯(cuò)誤中斷等系統(tǒng)信號(hào)。
2.5 NANDFLASH 啟動(dòng)
NANDFLASH 跟NOR FLASH有一個(gè)本質(zhì)的區(qū)別就是NANDFLASH不能執(zhí)行代碼，
而在SDRAM中執(zhí)行程序，所以在系統(tǒng)的啟動(dòng)過(guò)程中有步代碼從NANDFLASH中搬遷到SDRAM中的過(guò)程。隨后會(huì)在7120的實(shí)例中闡明。
二 調(diào)試T3G 7210 NANDFLASH
2.1 系統(tǒng)啟動(dòng)
2.1.1 系統(tǒng)啟動(dòng)流程圖
第一步：
說(shuō)明：硬件的BOOTLOADER執(zhí)行，執(zhí)行的目的是把NANDFLASH第一個(gè)BLOCK中第一個(gè) 16kbytes 內(nèi)容加載到SCRAM中去執(zhí)行 相關(guān)模塊psboot
第二步：
說(shuō)明：NAND Bootloader 加載到SCRAM中后執(zhí)行，執(zhí)行的目的根據(jù)分區(qū)表把相應(yīng)分區(qū)的內(nèi)容加載到SCRAM中執(zhí)行 相關(guān)模塊psboot
第三步：
說(shuō)明：執(zhí)行Splashscreen 就是開(kāi)機(jī)動(dòng)畫(huà)，由于我們是模塊沒(méi)有屏幕這個(gè)模塊并沒(méi)有什么用，
可以把代碼屏蔽掉。
第四步：
說(shuō)明：執(zhí)行完開(kāi)機(jī)動(dòng)畫(huà)后，加載CODE區(qū)，開(kāi)始執(zhí)行代碼。
相關(guān)文件說(shuō)明：
修改啟動(dòng)這塊代碼我們只要關(guān)注psboot psstartup,具體修改文件如下：
psboot\modules\bootnand\srce\Rest.s
IF NAND_FLASH_512M_HDW
; 32-word ROM Boot loader parameter list
dcd 0x1234567 ; magic number causes NandFlash boot; 512M flash,
ELSE
dcd 0x1234576 ; magic number causes NandFlash boot
ENDIF
psboot\modules\bootnand\srce\ link.map
在實(shí)際的調(diào)試的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)在編譯bootnand這個(gè)模塊的時(shí)候ZI區(qū)會(huì)超RAM（請(qǐng)注意UNINIT 這個(gè)關(guān)鍵的屬性值），為了解決這個(gè)問(wèn)題，需要去掉link.map中相應(yīng)的幾個(gè)字段。
# BUFFER1 0x8000 UNINIT 0x8000
# {
# bootnand.o (buffer1)
# }
# BUFFER2 0x10000 UNINIT 0x8000
# {
# bootnand.o (buffer2)
# }
psboot\modules\bootnand\output\Makefile
BLOCK_SIZE = 16384
psstartup\modules\conf\incl\ config_bootnand.h
#define NANDFLASH_PAGE_SIZE 512
#define NANDFLASH_SPARE_SIZE 16
#define NANDFLASH_PAGES_PER_BLOCK 32
#define NANDFLASH_N_BLOCKS 4096
上面是設(shè)置 NANDFLASH的頁(yè)與塊，這也是大頁(yè)換小頁(yè)第一個(gè)需要改的。
#define NANDFLASH_READ_COMMAND_2_P 0
這個(gè)宏的定義跟讀NANDFLASH發(fā)的指令有關(guān)，大家可以在代碼中搜一下就一目了然了。
修改如下函數(shù) 這個(gè)跟NANDFLASH的地址線有關(guān)，修改時(shí)可用查看一下NANDFLASH手冊(cè)
static __inline void
platform_page_address (int page, unsigned char address [])
{
#ifdef NAND_FLASH_512M_HDW
address [0] = 0;
address [1] = (unsigned char) ((unsigned) page & 0xff);
address [2] = (unsigned char) (((unsigned) page >> 8) & 0xff);
address [3] = (unsigned char) (((unsigned) page >> 16) & 0x01);
#else
address [0] = 0;
address [1] = 0;
address [2] = (unsigned char) ((unsigned) page & 0xff);
address [3] = (unsigned char) (((unsigned) page >> 8) & 0xff);
#endif
}
到現(xiàn)在為止BOOTNAND應(yīng)該可以正常運(yùn)行了，不過(guò)要讓系統(tǒng)的正常運(yùn)行還需要修改一些文件
下面一一道來(lái)。
Pstffs\modules\dntf\incl\dntf.hec
#ifdef NAND_FLASH_512M_HDW
#define NAND_PAGE_SIZE 512
#define NAND_SPARE_SIZE 16
#define NAND_ECC_SIZE 10 //original: 10, fxj,
#define NAND_PAGES_PER_BLOCK 32
#define NAND_BLOCK_SIZE (NAND_PAGE_SIZE * NAND_PAGES_PER_BLOCK)
#define NAND_NUM_BLOCKS 200 //original 100, fxj,
#define NAND_MIN_VALID_BLOCKS 15
#define NAND_MAX_BAD_BLOCKS (NAND_NUM_BLOCKS / 10 ) // 10% of size
#else
#define NAND_PAGE_SIZE 2048
#define NAND_SPARE_SIZE 64
#define NAND_ECC_SIZE 10
#define NAND_PAGES_PER_BLOCK 64
#define NAND_BLOCK_SIZE (NAND_PAGE_SIZE * NAND_PAGES_PER_BLOCK)
#define NAND_NUM_BLOCKS 100
#define NAND_MIN_VALID_BLOCKS 15
#define NAND_MAX_BAD_BLOCKS (NAND_NUM_BLOCKS / 10 ) // 10% of size
#endif
注意：這個(gè)宏跟NXP的mgrpaging 這個(gè)庫(kù)文件有直接關(guān)系，而我們沒(méi)有這個(gè)庫(kù)的原文件，所以這宏的修改基本來(lái)說(shuō)是沒(méi)有用的，需要NXP的支持。
Pstffs\modules\tffsal\input\dntfecc.c
#ifdef NAND_FLASH_512M_HDW
/** The number of bits in ECCs generated by the NFI */
#define NFI_ECC_BITS 22
#define NFI_ECC_CHUNK_SIZE 0x100
#define NAND_FLASH_PAGE_BYTES 0x200
#else
/** The number of bits in ECCs generated by the NFI */
#define NFI_ECC_BITS 22
#define NFI_ECC_CHUNK_SIZE 0x100
#define NAND_FLASH_PAGE_BYTES 0x800
#endif
修改各OPT中的宏定義。
-DNAND_FLASH_PAGE_BYTES
-DNAND_FLASH_SPARE_BYTES
-DNAND_FLASH_BLOCK_BYTES
-DNAND_FLASH_BLOCKS
-DNAND_FLASH_FS_BASE
-DNAND_FLASH_FS_MEM_BASE
-DNAND_FLASH_FS_BLOCKS
添加相應(yīng)NANDFLASH處理文件,需要填充的幾個(gè)結(jié)構(gòu):
llinit_katSDIReConfTab
llinit_katSDIInitTab
llinit_katNFIInitTab
llinit_NFICmd_Config
llinit_NFIDesConf
修改ECC的算法
compute_page_ecc
原為：for(j=0; j<8; j++) //8個(gè)256 大頁(yè)
改為：for(j=0; j<2; j++) // 2個(gè)256 小頁(yè)
到現(xiàn)在為止，NANDFLASH的驅(qū)動(dòng)也完成，接下來(lái)就是文件系統(tǒng)的配置了，主要關(guān)注
vman5cfg.c 這個(gè)文件
需要注意三個(gè)宏：
#define BBM_RESERVED 88 壞塊的預(yù)留BLOCK數(shù)
MC_VOLMAN_ADD_DEVICE 添加分區(qū)
MC_VOLMAN_ADD_VOLUME 在相應(yīng)分區(qū)上添加根目錄
T3G7210分為2個(gè)分區(qū)，3個(gè)跟目錄
NANDFLASH 包含 sysv app
FTL_NAND 包含 share
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