基于WINCE6.0的nandflash驱动(基于K9F1G08U0B)

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mb61b9894206fca 2021-12-21 18:15:23 博主文章分类：WINCE驱动开发 ©著作权

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作者：LoongEmbedded

类别：WINCE驱动开发

1. nandflash驱动架构概述

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

下面来看GetFMDInterface函数是如何或去FMD提供的接口函数的

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：

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：

nand flash控制器参数TACLS、TWRPH0和TWRPH1的确定，

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：

lashID是如何实现的呢，见下图：

接下来继续看FMD_Init函数的后半部分：

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：

图9

下面来看FMD_LB_ReadSector函数的实现：

图10

接着看此函数的实现部分：

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

图12

下面看看其实现的代码

图13

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

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：

图15

接下来来看这个函数的实现部分：

图16

接着看此函数体

下图是K9F1G08U0B中关于编程和读状态操作的时序图

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：

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。

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

下面就来看看LB_MarkBlockBad函数是如何把一块标识为坏块的。

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

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

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

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。