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一．簡介
本文介紹了如何調(diào)試nand flash
二． 背景
2.1.nandflash 結(jié)構(gòu)分類
2.1.1 小頁
1block = 32page
1page = 512bytes(datafield) + 16bytes(Spare Field)
需要注意的是，對于flash的讀寫都是以一個page開始的，但是在讀寫之前必須進行flash的擦寫，而擦寫則是以一個block為單位的。同時必須提醒的是，512bytes理論上被分為1st half 和2sd half，每個half各占256個字節(jié)。
528個字節(jié)按順序由上而下以列為單位進行排列（1列代表一個Byte。第0行為第0 Byte ，第1行為第1 Byte，以此類推，每個行又由8個位組成，每個位表示1個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是用于在讀寫操作的時候存放校驗碼用的，一般不用做普通數(shù)據(jù)的存儲區(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Page上雖然有528個Bytes，但我們只按512Bytes進行容量的計算。
讀命令有兩個，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)。對于Nand Flash來說，讀操作的最小操作單位為Page，也就是說當(dāng)我們給定了讀取的起始位置后，讀操作將從該位置開始，連續(xù)讀取到本Page的最后一個 Byte為止（可以包括Spare Field）
2.1.2 大頁
參考小頁的說明
2.2 NANDFLASH校驗
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)中及使用過程中會產(chǎn)生壞塊。為了檢測數(shù)據(jù)的可靠性，在應(yīng)用NAND Flash的系統(tǒng)中一般都會采用一定的壞區(qū)管理策略，而管理壞區(qū)的前提是能比較可靠的進行壞區(qū)檢測。
如果操作時序和電路穩(wěn)定性不存在問題的話，NAND Flash出錯的時候一般不會造成整個Block或是Page不能讀取或是全部出錯，而是整個Page（例如512Bytes）中只有一個或幾個bit出錯。
在NAND Flash處理中，一般使用一種比較專用的校驗——ECC。ECC能糾正單比特錯誤和檢測雙比特錯誤，而且計算速度很快，但對1比特以上的錯誤無法糾正，對2比特以上的錯誤不保證能檢測。
ECC一般每256字節(jié)原始數(shù)據(jù)生成3字節(jié)ECC校驗數(shù)據(jù)，這三字節(jié)共24比特分成兩部分：6比特的列校驗和16比特的行校驗，多余的兩個比特置1
當(dāng)往NAND Flash的page中寫入數(shù)據(jù)的時候，每256字節(jié)我們生成一個ECC校驗和，稱之為原ECC校驗和，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)的時候，每256字節(jié)我們生成一個ECC校驗和，稱之為新ECC校驗和。
校驗的時候，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校驗和新ECC校驗和按位異或，若結(jié)果為0，則表示不存在錯（或是出現(xiàn)了ECC無法檢測的錯誤）；若3個字節(jié)異或結(jié)果中存在11個比特位為1，表示存在一個比特錯誤，且可糾正；若3個字節(jié)異或結(jié)果中只存在1個比特位為1，表示OOB區(qū)出錯；其他情況均表示出現(xiàn)了無法糾正的錯誤
2.3 NANDFLASH 壞塊管理
在進行數(shù)據(jù)存儲的時候，我們需要保證數(shù)據(jù)的完整性，而NAND Flash存儲器芯片由于工藝上問題，不可避免就會出現(xiàn)有的Block中就是某個位或某些位是塊的，就是用塊擦除命令也是無法擦除的。如果數(shù)據(jù)存儲到這個壞塊中，就無法保證該數(shù)據(jù)存儲的完整性。對于壞塊的管理首先我們要定義一個壞塊管理表：unsigned char BAD_BLOCK_TABLE [128]，此數(shù)組可以存儲1024個Block狀態(tài)，即每一個字節(jié)存儲8個Block狀態(tài)。我們要存儲一批數(shù)據(jù)到NAND Flash中去某個Block時，先執(zhí)行Block擦除操作，然后分析該Block的1st Page和2st Page中的每個位是否全是FFH，如果全是FFH，則在BadBlockTable數(shù)組當(dāng)前Block對應(yīng)的字節(jié)位給置0，否則置1。如果是1表示當(dāng)前的塊是不能存儲數(shù)據(jù)的，這時需要更換下一個Block來存儲這些數(shù)據(jù)，這樣我們重復(fù)上面的動作分析再進行分析是否可以存儲數(shù)據(jù)，該塊能存儲就存儲到該塊中去。（詳見具體NANDFLASH 手冊）
2.4 DMA 傳送方式
NAND 控制器包含一個寬度為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)傳輸速度的匹配問題。為提高總線的傳輸效率，以及控制器設(shè)計的便利性，NAND
FLASH 在總線上的數(shù)據(jù)傳輸采用DMA 的方式來完成。譬如在讀取FLASH 一頁數(shù)據(jù)時，數(shù)
據(jù)持續(xù)寫入控制器FIFO，F(xiàn)IFO 滿時發(fā)出DMA 傳輸?shù)恼埱�，同時暫停FLASH 的數(shù)據(jù)讀取，
控制信號nRE 拉高，直至DMA 響應(yīng)請求即FIFO 不滿時，F(xiàn)LASH 的數(shù)據(jù)傳輸重新開始。
當(dāng)選擇應(yīng)用的FLASH 位寬為8，頁大小為(512+16)B 時，控制器需要發(fā)出(32+1)次4 拍字寬
度的DMA 傳輸請求來完成數(shù)據(jù)和校驗信息的讀取。
控制模塊的上作主要是將總線接口轉(zhuǎn)換的控制信號，按照NAND FLASH 的接口協(xié)議．將片
選、地址、命令、讀寫使能按照所配置的時序要求，發(fā)送到NAND FLASH 中，并且控制數(shù)
據(jù)的傳輸個數(shù)，以及DMA 請求、數(shù)據(jù)傳輸完成中斷、數(shù)據(jù)錯誤中斷等系統(tǒng)信號。
2.5 NANDFLASH 啟動
NANDFLASH 跟NOR FLASH有一個本質(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)的啟動過程中有步代碼從NANDFLASH中搬遷到SDRAM中的過程。隨后會在7120的實例中闡明。
二 調(diào)試T3G 7210 NANDFLASH
2.1 系統(tǒng)啟動
2.1.1 系統(tǒng)啟動流程圖
第一步：
說明：硬件的BOOTLOADER執(zhí)行，執(zhí)行的目的是把NANDFLASH第一個BLOCK中第一個 16kbytes 內(nèi)容加載到SCRAM中去執(zhí)行 相關(guān)模塊psboot
第二步：
說明：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：
說明：執(zhí)行Splashscreen 就是開機動畫，由于我們是模塊沒有屏幕這個模塊并沒有什么用，
可以把代碼屏蔽掉。
第四步：
說明：執(zhí)行完開機動畫后，加載CODE區(qū)，開始執(zhí)行代碼。
相關(guān)文件說明：
修改啟動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
在實際的調(diào)試的過程中，發(fā)現(xiàn)在編譯bootnand這個模塊的時候ZI區(qū)會超RAM（請注意UNINIT 這個關(guān)鍵的屬性值），為了解決這個問題，需要去掉link.map中相應(yīng)的幾個字段。
# 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的頁與塊，這也是大頁換小頁第一個需要改的。
#define NANDFLASH_READ_COMMAND_2_P 0
這個宏的定義跟讀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) 這個跟NANDFLASH的地址線有關(guān)，修改時可用查看一下NANDFLASH手冊
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)該可以正常運行了，不過要讓系統(tǒng)的正常運行還需要修改一些文件
下面一一道來。
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：這個宏跟NXP的mgrpaging 這個庫文件有直接關(guān)系，而我們沒有這個庫的原文件，所以這宏的修改基本來說是沒有用的，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256 大頁
改為：for(j=0; j<2; j++) // 2個256 小頁
到現(xiàn)在為止，NANDFLASH的驅(qū)動也完成，接下來就是文件系統(tǒng)的配置了，主要關(guān)注
vman5cfg.c 這個文件
需要注意三個宏：
#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個分區(qū)，3個跟目錄
NANDFLASH 包含 sysv app
FTL_NAND 包含 share
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