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基于WINCE6.0的nandflash驱动(基于K9F1G08U0B)  

2010-11-26 08:46:36|  分类: windows CE 驱动 |  标签: |举报 |字号 订阅

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*******************************LoongEmbedded********************************

作者:LoongEmbedded

时间:2010.11.26

类别:WINCE驱动开发

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1.       nandflash驱动架构概述

基于WINCE6.0的nandflash驱动(基于K9F1G08U0B) - 男儿当自强 - 男儿当自强的博客

图1

 

Windows CE下的FLASH驱动分为两层,分别为FMD层和FAL层(flash abstraction layer),FMD(Flash Media Driver)属于底层,直接操作Flash硬件,比如读、写和擦除等,不同的Flash硬件则FMD_XXX接口实现函数各不相同,上层则是FAL (Flash Abstraction Layer)层,该层是由微软实现并提供的,是一个与硬件无关的层,可用于FAL层实现扇区的动态分配和坏块管理等。FAL层向应用层(如API)提供DSK接口。例如CreateFile中调用的设备即是调用该FAL层提供的接口。FMD层暴露FMD_XXX让FAL层调用。 在PB中的阐述如下:

The flash media driver (FMD) is a device driver that performs the actual input and output of data to a flash memory device. An FMD contains all of the device-specific code necessary for read, write, and erase commands to the flash memory device. You can link the FMD with the flash abstraction layer (FAL) to create a block driver that a file system such as FAT can use. You can also link the FMD with a boot loader so that the boot loader can flash a run-time image.

 

2.FAL和FMD对应的实现代码部分

首先我们知道是由FAL+FMDàsmflash.dll的,下面看看FAL和FMD分别对应哪些代码:

 

2.1 FAL层

FAL: \WINCE600\PRIVATE\WINCEOS\DRIVERS\MSFLASH,这个文件夹下的代码编译出fal.lib

也就是说FAL层是以fal.lib供链接的,fal.lib的导出文件内容如下:

LIBRARY     MSFLASH

 

EXPORTS

        DSK_Init

        DSK_Deinit

        DSK_Open

        DSK_Close

        DSK_Read

        DSK_Write

        DSK_Seek

        DSK_IOControl

                   DSK_PowerDown

                   DSK_PowerUp

 

从上面的导出函数可知FAL层向应用层(如API)提供DSK接口

 

 

2.2 FMD层

smflash_lib.lib:\WINCE600\PLATFORM\DMA2443\Src\Common\Smartmedia\fmd,这个文件下的代码生成smflash_lib.lib,而\WINCE600\PLATFORM\DMA2443\Src\Common\Smartmedia\Dll

文件夹将生成smflash.dll,下面是其sources的内容:

TARGETNAME=smflash

TARGETTYPE=DYNLINK

RELEASETYPE=PLATFORM

 

WINCEOEM=1

DEFFILE=smflash.def

 

TARGETLIBS=$(_COMMONSDKROOT)\lib\$(_CPUINDPATH)\coredll.lib \

 

SOURCELIBS=$(_COMMONOAKROOT)\lib\$(_CPUINDPATH)\fal.lib \

           $(_TARGETPLATROOT)\lib\$(_CPUINDPATH)\smflash_lib.lib

可以知道smflash.dll需要链接fal.lib和smflash_lib.lib这个两个库,而fal.lib就是FAL层提供的链接库,smflash_lib.lib是FMD层提供的链接库。

 

 

3. FAL层和FMD层的交互

 

3.1 FAL层获取FMD层的函数接口

在系统启动过程中,oal.exe加 载了kernel.dll, kernel.dll加载device.dll, device.dll加载devmgr.dll, 这个就是负责加载, 卸载, 管理流驱动的. 设 备管理器找到HKLM\Drivers\BuiltIn下BusEnum.dll加载, 这是一个总线枚举驱动, 依照ORDER值指示的加载顺序,它来完成后续的加载工作, 也是使用ActiveDevice来加载.设备管理器加载smflash驱动的时候,调用DSK_Init函数,这个函数在falmain.cpp下面定义,下面是其中一部分

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图2

下面来看GetFMDInterface函数是如何或去FMD提供的接口函数的

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图3

到此FAL层已经获得FMD层提供的函数接口,结构体FMDInterface在public\common\oak\inc\fmd.h中定义,如下:

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图4

 

3.2 FMD层提供的函数接口

 

3.2.1 PVOID FMD_Init(LPCTSTR lpActiveReg, PPCI_REG_INFO pRegIn, PPCI_REG_INFO pRegOut)

 

FMD_Init是Flash设备的初始化函数。在WinCE启动的时候,要加载Flash驱动时,首先调用这个函数对flash设备进行初始化。如果你的系统中有nandflash的controller,那么你需要在这里对你的nandflash controller进行初始化。如果没有的话,你需要针对你的硬件设计进行相关的片选,时序等进行配置。返回一个handle表示成功,这个handle将被FMD_Deinit(..)函数用到,如果返回NULL表示失败。下面来看看FMD_Init的函数体:

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图5

nand flash控制器参数TACLS、TWRPH0和TWRPH1的确定,可以参考我另一篇博文:

http://blog.csdn.net/LoongEmbedded/archive/2010/10/14/5939912.aspx,下面先来了解读取K9F1G08U0B的ID,读取K9F1G08U0B芯片ID操作首先需要写入读ID命令(0x90),然后再写入0x00地址,就可以读取到一共五个周期的芯片ID,第一个周期为厂商ID,第二个周期为设备ID,第三个周期至第五个周期包括了一些具体的该芯片信息,K9F1G08U0B关于读取ID的操作如下图:

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图6

那么函数ReadFlashID是如何实现的呢,见下图:

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图7

接下来继续看FMD_Init函数的后半部分:

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图8

 

3.2.2 BOOL FMD_Deinit(PVOID hFMD)

这个函数在nandflash驱动卸载的时候被调用,参数就是FMD_Init函数返回的Handle.一般在这个函数里面,你可以释放一些用到的资源,然后关闭nandflash controller,但是这里的FMD_Denit函数只是简单返回TRUE,所以就不做介绍了。

 

3.2.3 BOOL FMD_ReadSector(SECTOR_ADDR startSectorAddr, LPBYTE pSectorBuff, PSectorInfo pSectorInfoBuff, DWORD dwNumSectors)

 

这个函数用于读nandflash的一个扇区。对于nandflash来说,分大page和小page,大page是2048个bytes一页,小page是512个bytes一页。所以大page每个扇区有2048 bytes,小page每个扇区有512 bytes。

startSectorAddr: nandflash物理扇区的起始地址,对于nandflash来说,就是nandflash中从哪个page开始。

pSectorBuff:扇区数据buffer,从nandflash中读出的每一个扇区的数据都存放在这个buffer中。

pSectorInfoBuff:扇区信息buffer,一般每个扇区的信息会被保存在nandflash的带外数据中,针对小page,带外数据有16 bytes,大page有64 bytes。从nandflash的带外数据将该扇区的相关信息读出来,存放在这个buffer中。

dwNumSectors:读取多少个扇区,对于nandflash来说相当于读取多少个page。

 

因为本驱动的nandflash是大页面的,FMD_ReadSector函数 调用FMD_LB_ReadSector函数来实现,在看read操作的代码之前先看K9F1G08U0B读操作的时序要求:

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图9

下面来看FMD_LB_ReadSector函数的实现:

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图10

接着看此函数的实现部分:

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图11

接下来就开始读取页数据了,先来看看K9F1G08U0B对随即读取页数据的时序图

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图12

下面看看其实现的代码

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图13

下图是S3C2443 nandflash控制器中关于NFMECCD0和NFMECCD1寄存器的描述

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图14

 

3.2.4 BOOL FMD_WriteSector(SECTOR_ADDR startSectorAddr, LPBYTE pSectorBuff, PSectorInfo pSectorInfoBuff,DWORD dwNumSectors)

 

该函数用于写nandflash的一页。参数和上面的FMD_ReadSector的参数意思一样,就不多说了。FMD_WriteSector 函数会调用FMD_LB_WriteSector函数来写数据,下面先来看K9F1G08U0B页编程的时序图:

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图15

接下来来看这个函数的实现部分:

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图16

接着看此函数体

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图17

继续,结合我的博文http://blog.csdn.net/LoongEmbedded/archive/2010/11/17/6015302.aspx可以更好去理解

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图18

继续

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图19

下图是K9F1G08U0B中关于编程和读状态操作的时序图

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图20

 

 

3.2.5 BOOL FMD_EraseBlock(BLOCK_ID blockID)

该函数用于擦除nandflash中一个block,参数为要擦除nandflash的block地址,也就是第几个block。这个函数的详细描述见我的另一篇博文:

http://blog.csdn.net/LoongEmbedded/archive/2010/11/17/6015302.aspx

 

3.2.6 DWORD FMD_GetBlockStatus(BLOCK_ID blockID)

该函数获得nandflash中某一个block的状态。参数为nandflash的block地址。由于nandflash中可能有坏块,所以针对nandflash,这个函数首先会检查当前块是否是坏块,这个一般通过读取当前block的第0个page和第1个page的带外数据。对于小page nandflash一般是读取第5个byte,对于大page nandflash一般读取第0个byte,如果不为0xff表示该块是坏块。当然,至于具体该读哪个byte,最好还是看一下所用nandflash的datasheet,确认一下,不同的厂家可能有所不同。如果发现该块是坏块,应该返回BLOCK_STATUS_BAD。如果不是坏块,需要读取这个块的起始扇区的扇区信息。如果读该扇区信息出错,应该返回BLOCK_STATUS_UNKNOWN,否则,判断独到的信息,返回相应结果。

 

这个函数的详细描述见我的另一篇博文:

http://blog.csdn.net/LoongEmbedded/archive/2010/11/17/6015302.aspx

 

3.2.7 BOOL FMD_SetBlockStatus(BLOCK_ID blockID, DWORD dwStatus)

该函数设置nandflash某个block的状态,第一个参数是nandflash的block地址,第二个是要设置的状态。在这个函数中,首先检查dwStatus是不是BLOCK_STATUS_BAD,如果是就对nandflash作坏块标记,如果不是,就将dwStatus写到该block的第0个page的扇区info中。这个函数和上面的函数正好是相反的。对于大页面的nandflash,FMD_SetBlockStatus函数调用FMD_LB_SetBlockStatus函数来实现,下面来看函数体

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图21

下面就来看看LB_MarkBlockBad函数是如何把一块标识为坏块的。

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图22

 

 

 

 

3.2.8 BOOL FMD_GetInfo(PFlashInfo pFlashInfo)

该函数用于返回flash的信息。其中pFlashInfo是一个包含flash信息的结构。在public\common\oak\inc\fmd.h下有定义:

typedef enum  _FLASH_TYPE { NAND, NOR } FLASH_TYPE;

 

typedef struct _FlashInfo

{

    FLASH_TYPE  flashType;

    DWORD       dwNumBlocks;

    DWORD       dwBytesPerBlock;

    WORD        wSectorsPerBlock;

    WORD        wDataBytesPerSector;

 

}FlashInfo, *PFlashInfo;

其中

flashType:flash的类型,对于nandflash来说,应该是NAND。

dwNumBlocks:flash中总共有多少个block,查一下所用的nandflash的datasheet就知道了,在此为1024.

dwBytesPerBlock:每个block中包含多少个bytes,在此为2112 bytes。

wSectorsPerBlock:每个block中包含多少个扇区,也就是多少页,在此为64页。

wDataBytesPerSector:一个扇区多少个bytes,对于大page是2048,对于小page是512。

 

下面是此函数体

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图23

因为此函数和FMD_Init函数体内容差不多,可参考上面对FMD_Init函数的描述。

 

 

3.2.9 VOID FMD_PowerDown(VOID)和VOID FMD_PowerUp(VOID)

这两个函数用于电源管理。FMD_PowerDown()用于关闭flash设备电源,FMD_PowerUp()用于恢复flash设备电源。根据你所用处理器和相关硬件环境,去实现这两个函数。不实现也不会影响nandflash的使用。FMD_PowerDown函数的函数体为空,所以就没有什么介绍的了,下面看FMD_PowerUp的函数体

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图24

此函数和FMD_Init函数中初始化nandflash控制器的代码是一样的,可以共用,具体需要根据CPU的nandflash控制器和具体的nandflash来设置。

 

3.2.10 BOOL  FMD_OEMIoControl(DWORD dwIoControlCode, PBYTE pInBuf, DWORD nInBufSize,

                       PBYTE pOutBuf, DWORD nOutBufSize, PDWORD pBytesReturned)

 

就像很多的IOControl函数一样,根据不同的case,实现相应的功能。针对nandflash来说,这里面的case不一定都需要实现。事实上,如果什么都没有实现,也不影响nandflash的使用。在WinCE的文档中,定义了一些需要实现的case,你可以实现,也可以不去实现,下面是其函数体

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图25

FAL层的DSK_Init 函数会通过调用FMD_OEMIoControl函数来获得FAL和FMD层的接口函数,这些接口函数是FMD层提供的,为什么说FMD_OEMIoControl函数可以不是对IOCTL_FMD_GET_INTERFACE这个case的支持呢?因为DSK_Init函数在发现在调用FMD_OEMIoControl函数的时候如发现不支持IOCTL_FMD_GET_INTERFACE这个case,那么DSK_Init函数会自己用FMD层的接口函数来为其全局结构体变量FMD赋值,见图3。

 

参考的链接:

 

Windows CE下的FMD接口实现文件与FAL.LIB的链接

http://www.cnblogs.com/xilentz/archive/2010/05/31/1747839.html

 

WinCE NAND flash – FAL

http://blog.csdn.net/renpine/archive/2009/09/20/4572347.aspx

 

WinCE中nandflash驱动开发介绍

http://blog.csdn.net/zhongnanjun_3/archive/2009/03/09/3973312.aspx

 

s3c2440对nandflash的操作

http://www.360doc.com/content/10/1117/08/4128402_70026701.shtml

 

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