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Linux內(nèi)核的Nand驅(qū)動流程分析

作者： 時間：2016-11-28 來源：網(wǎng)絡(luò) 收藏
  1. s3c_nand_set_platdata(&mini2440_nand_info);
這就是上面platform_data的來源，找到mini2440_nand_info的定義也就找到了上面用到的platform_data
  1. /*NANDFlashonMINI2440board*/
  3. staticstructmtd_partitionmini2440_default_nand_part[]__initdata={
  4. [0]={
  5. .name="u-boot",
  6. .size=SZ_256K,
  7. .offset=0,
  8. },
  9. [1]={
  10. .name="u-boot-env",
  11. .size=SZ_128K,
  12. .offset=SZ_256K,
  13. },
  14. [2]={
  15. .name="kernel",
  16. /*5megabytes,forakernelwithnomodules
  17. *orauImagewitharamdiskattached*/
  18. .size=0x00500000,
  19. .offset=SZ_256K+SZ_128K,
  20. },
  21. [3]={
  22. .name="root",
  23. .offset=SZ_256K+SZ_128K+0x00500000,
  24. .size=MTDPART_SIZ_FULL,
  25. },
  26. };
  28. staticstructs3c2410_nand_setmini2440_nand_sets[]__initdata={
  29. [0]={
  30. .name="nand",
  31. .nr_chips=1,
  32. .nr_partitions=ARRAY_SIZE(mini2440_default_nand_part),
  33. .partitions=mini2440_default_nand_part,
  34. .flash_bbt=1,/*weuseu-boottocreateaBBT*/
  35. },
  36. };
  38. staticstructs3c2410_platform_nandmini2440_nand_info__initdata={
  39. .tacls=0,
  40. .twrph0=25,
  41. .twrph1=15,
  42. .nr_sets=ARRAY_SIZE(mini2440_nand_sets),
  43. .sets=mini2440_nand_sets,
  44. .ignore_unset_ecc=1,
  45. };
在該文件中，我們找到了三個相互嵌套的結(jié)構(gòu)，最下面一個就是最終賦值給platform_data的變量mini2440_nand_info，mini2440_nand_info除了指定了Nand的時序外還有兩個成員，明顯是匹配出現(xiàn)的，就是nr_sets和sets，分別指定了sets數(shù)組指針和sets數(shù)組長度，而上面的結(jié)構(gòu)體就是sets的定以，從結(jié)構(gòu)體名字可知，這時nand_flash芯片，也就是內(nèi)核可以同時支持多個Nand，mini2440開發(fā)板中只有一塊Nand，所以這個數(shù)組只有一個元素，mini2440_nand_sets指定了芯片的名稱，chip數(shù)目，另外還有兩個變量，也是成對出現(xiàn)的，就是nr_partitions和partitions，這兩個就是上面的mtd_partition結(jié)構(gòu)，也就是Nand分區(qū)表，這樣就清楚了plartform_data中的數(shù)據(jù)，然后我們繼續(xù)閱讀s3c24xx_nand_probe函數(shù)（drivers/mtd/nand/s3c2410.c中），還是循環(huán)處，我們追蹤進(jìn)入s3c2410_nand_init_chip，瀏覽代碼可以知道，這個函數(shù)實際上完成了下面幾件事情

本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/201611/322799.htm

（1）初始化了chip中的各種操作函數(shù)指針并賦值給了nmtd->mtd.priv。

（2）初始化了info的sel_*成員，顯然是Nand片選所用

（3）初始化了nmtd的幾個成員

nmtd，info，set是該函數(shù)的三個參數(shù)，理解了這幾個參數(shù)也就理解了這個函數(shù)的作用。info顯然就是s3c24xx_nand_init中的s3c2410_nand_info，nmtd是info->mtds，而info->mtds是kzmalloc開辟的大小為size的內(nèi)核空間，kzmalloc是kernel zero malloc，也就是開辟了size大小的空間清全部設(shè)置為0，也就是nmtds就是空的mtd數(shù)組，sets來就前面我定義的mini2440_nand_sets，這樣三個參數(shù)都知道什么意思了，再去看代碼就很簡單了。（剛才去打了半小時電話，思路有點亂，不過大體上看了下，這個函數(shù)里面沒有復(fù)雜的操作，相信大家很容易看懂）。

執(zhí)行完s3c2410_nand_init之后就執(zhí)行了nand_scan_ident，這是內(nèi)核函數(shù)我就不做分析了，大家自己跟一下就可以知道，這個函數(shù)完成了nand_chip其他未指定函數(shù)指針的初始化，并獲取了Nand的ID信息等，接下來又s3c2410_nand_update_chip，nand_scan_tail，s3c2410_nand_add_partitions，其中nand_scan_tail是通用的內(nèi)核函數(shù)，而s3c2410_nand_update_chip是ecc相關(guān)的操作，我們只分析s3c2410_nand_add_partitions，從名字上講，s3c2410開頭的函數(shù)肯定不是內(nèi)核通用函數(shù)，也就是說，這實際上是我們需要自行完成的函數(shù)，當(dāng)然，也是可以借鑒的函數(shù)，追蹤進(jìn)入s3c2410_nand_add_partitions，看看內(nèi)核是如何知道分區(qū)信息的。

  1. staticints3c2410_nand_add_partition(structs3c2410_nand_info*info,
  2. structs3c2410_nand_mtd*mtd,
  3. structs3c2410_nand_set*set)
  4. {
  5. if(set)
  6. mtd->mtd.name=set->name;
  8. returnmtd_device_parse_register(&mtd->mtd,NULL,NULL,
  9. set->partitions,set->nr_partitions);
  10. }

這個函數(shù)也很簡單，僅設(shè)置了下mtd的nand然后就調(diào)用和mtd_core.c中的mtd_device_parse_register函數(shù)，從參數(shù)可以知道，該函數(shù)向內(nèi)核注冊了Nand分區(qū)信息。這樣我們就基本上看完了Linux內(nèi)核Nand驅(qū)動部分的結(jié)構(gòu)。

在結(jié)尾之前我還要提到一個問題，就是內(nèi)核驅(qū)動的匹配問題，在platform_device定義時內(nèi)核指定的名稱是s3c2410-nand

  1. structplatform_devices3c_device_nand={
  2. .name="s3c2410-nand",
  3. .id=-1,
  4. .num_resources=ARRAY_SIZE(s3c_nand_resource),
  5. .resource=s3c_nand_resource,
  6. };
但是我們的開發(fā)版是s3c2440的核，兩者的Nand控制器是不相同的，內(nèi)核又怎么正確加載到s3c2440-nand的呢？答案在arch/arm/mach-s3c24xx/s3c2440.c中
  1. void__inits3c244x_map_io(void)
  2. {
  3. /*registerourio-tables*/
  5. iotable_init(s3c244x_iodesc,ARRAY_SIZE(s3c244x_iodesc));
  7. /*renameanyperipheralsuseddifferingfromthes3c2410*/
  9. s3c_device_sdi.name="s3c2440-sdi";
  10. s3c_device_i2c0.name="s3c2440-i2c";
  11. s3c_nand_setname("s3c2440-nand");
  12. s3c_device_ts.name="s3c2440-ts";
  13. s3c_device_usbgadget.name="s3c2440-usbgadget";
  14. }
從這里就可以看到答案了，原來s3c_nand_setname("s3c2440-nand")將platform_device的name更改了，具體的調(diào)用關(guān)系是這樣的，mini2440_map_io()----->s3c24xx_init_io()---->s3c_init_cpu()---->cpu->map_io()----->s3c2440_map_io()---->s3c_device_nand.name="s3c2440-nand"，這樣就不難理解了，至少內(nèi)核加載驅(qū)動時是要查找與s3c2440-nand重名的驅(qū)動，但是我們的s3c24xx_nand_driver中指定的驅(qū)動名稱為s3c24xx-nand，難道內(nèi)核這么智能，能將s3c24xx-nand自動匹配到s3c2440-nand？當(dāng)然這不可能，自己查看s3c24xx_nand_driver的各個變量就可以知道答案了，答案在drivers/mtd/nand/s3c2410.c中，原來s3c24xx_nand_driver有個成員id_table，其具體定義為
  1. staticstructplatform_device_ids3c24xx_driver_ids[]={
  2. {
  3. .name="s3c2410-nand",
  4. .driver_data=TYPE_S3C2410,
  5. },{
  6. .name="s3c2440-nand",
  7. .driver_data=TYPE_S3C2440,
  8. },{
  9. .name="s3c2412-nand",
  10. .driver_data=TYPE_S3C2412,
  11. },{
  12. .name="s3c6400-nand",
  13. .driver_data=TYPE_S3C2412,/*compatiblewith2412*/
  14. },
  15. {}
  16. };
這就可以猜到了，原來內(nèi)核設(shè)備匹配驅(qū)動時并不是或者說不僅僅是匹配s3c24xx_nand_driver.driver.name與設(shè)備的name，也會跟s3c24xx_nand_driver中id_table的各個元素的name進(jìn)行匹配，只要匹配了其中任何一個則認(rèn)為驅(qū)動匹配成功，繼而執(zhí)行驅(qū)動的probe函數(shù)對設(shè)備進(jìn)行初始化。如果還不確定這里的關(guān)系可以追蹤一下s3c24xx_nand_init中的注冊函數(shù)，原來platform_driver_register調(diào)用driver_register之前對s3c24xx_nand_driver.driver.bus指針進(jìn)行的初始化
  1. structbus_typeplatform_bus_type={
  2. .name="platform",
  3. .dev_attrs=platform_dev_attrs,
  4. .match=platform_match,
  5. .uevent=platform_uevent,
  6. .pm=&platform_dev_pm_ops,
  7. };
  8. intplatform_driver_register(structplatform_driver*drv)
  9. {
  10. drv->driver.bus=&platform_bus_type;
  11. if(drv->probe)
  12. drv->driver.probe=platform_drv_probe;
  13. if(drv->remove)
  14. drv->driver.remove=platform_drv_remove;
  15. if(drv->shutdown)
  16. drv->driver.shutdown=platform_drv_shutdown;
  18. returndriver_register(&drv->driver);
  19. }
從platform_bus_type的成員可知，match函數(shù)就是進(jìn)行驅(qū)動匹配的，我們來看一下這個函數(shù)的定義，追蹤platfrom_match
  1. staticintplatform_match(structdevice*dev,structdevice_driver*drv)
  2. {
  3. structplatform_device*pdev=to_platform_device(dev);
  4. structplatform_driver*pdrv=to_platform_driver(drv);
  6. /*AttemptanOFstylematchfirst*/
  7. if(of_driver_match_device(dev,drv))
  8. return1;
  10. /*Thentrytomatchagainsttheidtable*/
  11. if(pdrv->id_table)
  12. returnplatform_match_id(pdrv->id_table,pdev)!=NULL;
  14. /*fall-backtodrivernamematch*/
  15. return(strcmp(pdev->name,drv->name)==0);
  16. }
顯然，第二個if就是判斷的id_table，下面的這個函數(shù)肯定是循環(huán)比較的id_table中每個元素的.name跟device.name
  1. staticconststructplatform_device_id*platform_match_id(
  2. conststructplatform_device_id*id,
  3. structplatform_device*pdev)
  4. {
  5. while(id->name[0]){
  6. if(strcmp(pdev->name,id->name)==0){
  7. pdev->id_entry=id;
  8. returnid;
  9. }
  10. id++;
  11. }
  12. returnNULL;
  13. }
果然，這里的確是比較的設(shè)備名稱跟id_table中的名稱，我們的設(shè)備名稱是s3c2440-nand，我們的id_table中定義了與之對應(yīng)的元素，所以驅(qū)動匹配成功繼而運(yùn)行了改驅(qū)動的probe函數(shù)。好了，到這里我遇到的絕大多數(shù)問題已經(jīng)解決了，最后，我們需要總結(jié)一下添加Nand驅(qū)動的步驟：
  1. (1)定義resource，保證可以以物理地址方式正確訪問Nand寄存器。(默認(rèn)有）
  2. (2)定義platform_device，這是內(nèi)核記錄的硬件信息，要注冊到內(nèi)核設(shè)備列表。
  3. (3)定義mtd_partition，設(shè)置Nand分區(qū)。
  4. (4)定義s3c2410_nand_set，枚舉所有Nand芯片信息。
  5. (5)定義s3c2410_platform_nand，這是驅(qū)動程序初始化Nand是需要的數(shù)據(jù)，包括分區(qū)信息的和芯片時序等必要信息。
  6. (6)將s3c2410_platform_nand賦值給mtd_device->dev.platform_data。
  7. (7)將Nand設(shè)備結(jié)構(gòu)注冊到設(shè)備列表。
這樣，就可以實現(xiàn)Nand驅(qū)動的安裝，到這里，我們就理解了Nand驅(qū)動結(jié)構(gòu)，也就知道了移植教程中的各個步驟，為什么設(shè)置分區(qū)表，為什么要定義s3c2410開頭的幾個結(jié)構(gòu)。其實這種移植是基于s3c2410的移植，從軟件結(jié)構(gòu)的角度來講這種移植破壞了Linux內(nèi)核本身的結(jié)構(gòu)，跟Linux內(nèi)核本身的結(jié)構(gòu)有所背離，但是這里我們做的是Nand驅(qū)動原理的分析，就不討論這個問題了，如果以后有機(jī)會會將我認(rèn)為合理的代碼貼出來請大家指點。
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