Linux 2.6.11 下 MTD驱动情景实例分析

最近几天为了熟悉linux的驱动开发,我选择了其MTD驱动做了一些研究。我能找到的文章中我觉得有些部分不够细致,所以我还是自己写了一部分分析,希望对别人也能有所帮助,也做为自己的一个备忘,。蓝色文字的部分是从网络上摘录的。

 

一个嵌入式系统经常会使用NOR flash 或NAND flash来存放bootload,内核和文件系统等等。

下面是网络上找到的linux下的mtd驱动的分析:

一、Flash硬件驱动层:硬件驱动层负责在init时驱动Flash硬件,Linux MTD设备的NOR Flash芯片驱动遵循CFI接口标准,其驱动程序位于drivers/mtd/chips子目录下。NAND型Flash的驱动程序则位于/drivers/mtd/nand子目录下

二、MTD原始设备:原始设备层有两部分组成,一部分是MTD原始设备的通用代码,另一部分是各个特定的Flash的数据,例如分区。

       用于描述MTD原始设备的数据结构是mtd_info,这其中定义了大量的关于MTD的数据和操作函数。mtd_table(mtdcore.c)则是所有MTD原始设备的列表,mtd_part(mtd_part.c)是用于表示MTD原始设备分区的结构,其中包含了mtd_info,因为每一个分区都是被看成一个MTD原始设备加在mtd_table中的,mtd_part.mtd_info中的大部分数据都从该分区的主分区mtd_part->master中获得。

       在drivers/mtd/maps/子目录下存放的是特定的flash的数据,每一个文件都描述了一块板子上的flash。其中调用add_mtd_device()、del_mtd_device()建立/删除mtd_info结构并将其加入/删除mtd_table(或者调用add_mtd_partition()、del_mtd_partition()(mtdpart.c)建立/删除mtd_part结构并将mtd_part.mtd_info加入/删除mtd_table 中)。

三、MTD设备层:基于MTD原始设备,linux系统可以定义出MTD的块设备(主设备号31)和字符设备(设备号90)。MTD字符设备的定义在mtdchar.c中实现,通过注册一系列file operation函数(lseek、open、close、read、write)。MTD块设备则是定义了一个描述MTD块设备的结构mtdblk_dev,并声明了一个名为mtdblks的指针数组,这数组中的每一个mtdblk_dev和mtd_table中的每一个mtd_info一一对应。

四、设备节点:通过mknod在/dev子目录下建立MTD字符设备节点(主设备号为90)和MTD块设备节点(主设备号为31),通过访问此设备节点即可访问MTD字符设备和块设备。

五、根文件系统:在Bootloader中将JFFS(或JFFS2)的文件系统映像jffs.image(或jffs2.img)烧到flash的某一个分区中,在/arch/arm/mach-your/arch.c文件的your_fixup函数中将该分区作为根文件系统挂载。

六、文件系统:内核启动后,通过mount 命令可以将flash中的其余分区作为文件系统挂载到mountpoint上。

NOR型Flash芯片驱动与MTD原始设备

       所有的NOR型Flash的驱动(探测probe)程序都放在drivers/mtd/chips下,一个MTD原始设备可以由一块或者数块相同的Flash芯片组成。假设由4块devicetype为x8的Flash,每块大小为8M,interleave为2,起始地址为0x01000000,地址相连,则构成一个MTD原始设备(0x01000000-0x03000000),其中两块interleave成一个chip,其地址从0x01000000到0x02000000,另两块interleave成一个chip,其地址从0x02000000到0x03000000。

       请注意,所有组成一个MTD原始设备的Flash芯片必须是同类型的(无论是interleave还是地址相连),在描述MTD原始设备的数据结构中也只是采用了同一个结构来描述组成它的Flash芯片。

 

每个MTD原始设备都有一个mtd_info结构,其中的priv指针指向一个map_info结构,map_info结构中的fldrv_priv指向一个cfi_private结构,cfi_private结构的cfiq指针指向一个cfi_ident结构,chips指针指向一个flchip结构的数组。其中mtd_info、map_info和cfi_private结构用于描述MTD原始设备;因为组成MTD原始设备的NOR型Flash相同,cfi_ident结构用于描述Flash芯片的信息;而flchip结构用于描述每个Flash芯片的专有信息(比如说起始地址)

 

总的来说,嵌入式系统中一般来说会有一块或多块连续的NOR flash或NAND flash空间(每一个可能是多块相同的芯片来构成)每一个这样的空间被看成一个MTD原始设备(我不知道这个名字谁起的,我也这么用吧)根据一些文章和代码中使用的变量名,我后面称呼它为主分区。你可以按照自己的需要把主分区分成几个区,我的开发板用的分区信息如下:

来自alchemy_flash.c:

static struct mtd_partition alchemy_partitions[] = {

        {

                .name = "User FS",  //这里给根文件系统

                .size = BOARD_FLASH_SIZE - 0x00400000,

                .offset = 0x0000000

        },{

                .name = "YAMON",//这块给bootloader

                .size = 0x0100000,

                      .offset = MTDPART_OFS_APPEND, //表示接着上一个分区

                .mask_flags = MTD_WRITEABLE

        },{

                .name = "raw kernel",

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