s3c6410 开发板Linux系统支持 K9GAG08U0E的方法

由于NandFlash硬件升级比较快，公司去年一直在使用三星的K9GAG08U0D，现在MLC NandFlash 升级到了第二代，K9GAG08U0D 很快就会处在停产的状态，未雨绸缪，公司选型了K9GAG08U0E 来替代原有的NandFlash芯片。起初。本以为把新Nandflash ID信息增加到Uboot 和 Linux内核的NandFlash ID 列表文件中即可，也就是Uboot 和Linux源码中的nand_ids.c 文件中，但是仔细看了 K9GAG08U0E 的DataSheet，发现自己的想法错了。

下面记录了NandFlash更换时面临的几个问题，及解决方法：

第一个问题：ID 冲突

  K9GAG08U0E 的 Product ID与 K9GAG08U0D 的Product ID 是相同的，都是 0xd5,而在Uboot 代码和Linux内核代码中，是根据ID信息来获取或者计算NandFlash的页大小和块大小这些关键信息的。

 现在这两款的 Flash ID相同，而Page,OOB ,Block大小都是不同的。 K9GAG08U0D  Page,OOB,Block 关键参数：

 

而K9GAG08U0E 的 Page,OOB,Block  关键参数：

可见他们是不同的,U0E 每页大小是U0D的两倍。

针对相同ID的两款不同Flash是怎样区分的呢？仔细看DataSheet，发现了可以快速区分两种设备的方法：

U0D Page=4K,U0D Page=8K,我们只需判断Read第四个字节的第0位和第1位即可。

下面列出关键代码段：

     //这里必须有下面两行代码，因为U0E的DataSheet要求系统上电后第一条指令必须是NAND_CMD_RESET，而U0D没有这要求，如果不发送这条指令是无法读取到NandFlash的任何信息的，因为这个问题查找了很长时间，在这里提醒给大家。

     // K9GAG08U0E must add below codes     

       {
          s3c_nand_hwcontrol(0, NAND_CMD_RESET, NAND_NCE | NAND_CLE | NAND_CTRL_CHANGE);
          s3c_nand_device_ready(0);
        }

        s3c_nand_hwcontrol(0, NAND_CMD_READID, NAND_NCE | NAND_CLE | NAND_CTRL_CHANGE);
        s3c_nand_hwcontrol(0, 0x00, NAND_CTRL_CHANGE | NAND_NCE | NAND_ALE);
        s3c_nand_hwcontrol(0, 0x00, NAND_NCE | NAND_ALE);
        s3c_nand_hwcontrol(0, NAND_CMD_NONE, NAND_NCE | NAND_CTRL_CHANGE);

        s3c_nand_device_ready(0);
       tmp = readb(nand->IO_ADDR_R); /* Maf. ID */

      //  printf("Manufactor ID:%x ",tmp);
       tmp = dev_id = readb(nand->IO_ADDR_R); /* Device ID */


        //printf("dev_id ID:%x ",dev_id);
     for (i = 0; nand_flash_ids[i].name != NULL; i++) 

     {
        if (tmp == nand_flash_ids[i].id) {
        type = &nand_flash_ids[i];
       break;
    }

      nand->cellinfo = readb(nand->IO_ADDR_R);/* 3rd byte */
     tmp = readb(nand->IO_ADDR_R);/* 4th byte */

     int childType=tmp & 0x03; //Page size
     //  printf("dev_id=%x,childType=%x ",dev_id,childType);

    if(dev_id == 0xd5 && childType==0x01) //U0D

    {   

    }else  if(dev_id == 0xd5 && childType==0x02) //U0E

   {

    }

这样针对不同的NandFlash做不同的初始化了，以上代码来自uboot1.1.6/cpu/s3c64xx/nand.c 文件中的void board_nand_init(struct nand_chip *nand) 函数。

在上一篇中我们重点介绍了K9GAG08U0D 和 K9GAG08U0E的区别，除了这些外还有一个需要重点关注的地方，下面我们详细讲解。

        Uboot从NandFlash启动第一步就是把NandFlash的前8K代码拷贝到s3c6410内部的SRAM中，然后运行，这8K的代码会从NandFlash中把完整的Uboot代码拷贝到6410开发板片外内存中，我这里使用的是256M的DDR，Uboot的存放地址为0x5FE00000,虚拟地址为 0xCFE00000.

注意：关键的8K代码不是在U0D（每页4K）的前两页存放，也不是在U0E（每页8K）的第一页存放，而是在U0E或者U0D的             前四页中存放的，前四页分为每页2K，总共8K，这是由s3c6410芯片本身所规定的。这8K字节外后面的数据就是按实             际的页数存放了，U0D 每页存放4K字节，U0E每页存放8K字节。

              s3c6410支持从SD卡启动，从SD卡启动后就可以把Uboot.bin文件写入NandFlash了，可以认真的看一下Uboot 里面 的 nand write.uboot 命令是如何把数据写入NandFlash前4页 的。写入成功后就可以从NandFlash启动Uboot。

       nand write.uboot 的关键代码 位于uboot1.1.6/common/cmd_nand.c文件中：

            if (!read && s != NULL && (!strcmp(s, ".uboot")) && nand->writesize == 4096) //U0D 

           {    

            size=4096;
            nand_write(nand, off, &size, (u_char *)addr);
            off+=4096;
            addr+=2048;
           nand_write(nand, off, &size, (u_char *)addr);
            off+=4096;
            addr+=2048;
           nand_write(nand, off, &size, (u_char *)addr);
           off+=4096;
           addr+=2048;
           nand_write(nand, off, &size, (u_char *)addr);
           off+=4096;
           addr+=2048;

            size=1024*1024-4*4096;
            ret = nand_write(nand, off, &size, (u_char *)addr);

            }else if(!read && s != NULL && (!strcmp(s, ".uboot")) && nand->writesize == 8192) //U0E
                {
                    size=8192;  
                    ret=nand_write(nand, off, &size, (u_char *)addr);

                    off+=8192;
                    addr+=2048;
                    ret=nand_write(nand, off, &size, (u_char *)addr);
                    off+=8192;
                    addr+=2048;
                    ret=nand_write(nand, off, &size, (u_char *)addr);
                    off+=8192;
                    addr+=2048;
                    ret=nand_write(nand, off, &size, (u_char *)addr);

                    off+=8192;
                    addr+=2048;
//写剩余的页面，这里的Uboot占用1M的NandFlash地址空间，在U0E里面占用128个页面（128Page=1M），上面已经写了四个页面了，这里写剩余的124个页，124个页面足够存放Uboot的有效数据了。
                    size=1024*1024-4*8192;
                    ret = nand_write(nand, off, &size, (u_char *)addr);
                }

现在我们重点要看 Uboot代码，uboot1.1.6/cpu/s3c64xx/nand_cp.c 文件：

 //该函数在Uboot.bin前8K代码中，这个函数实现把Uboot从Nandflash拷贝到外部内存中，是Uboot从Nandflash启动的关键地方

int copy_uboot_to_ram (void)

{
      int large_block = 0;
      int i;
      vu_char id;

        NAND_ENABLE_CE();
        NFCMD_REG=NAND_CMD_RESET;
        NF_TRANSRnB();

        NFCMD_REG = NAND_CMD_READID;
        NFADDR_REG =  0x00;
        NF_TRANSRnB();
/* wait for a while */
        for (i=0; i<200; i++);

        int factory = NFDATA8_REG;
        id = NFDATA8_REG;

        int cellinfo=NFDATA8_REG;
        int tmp= NFDATA8_REG;

        int childType=tmp & 0x03; //Page size

        if (id > 0x80)
        {
            large_block = 1;
        }
        if(id == 0xd5 && childType==0x01 ) //K9GAG08U0D
        {
            large_block = 2;
        }else if(id == 0xd5 && childType==0x02 ) //K9GAG08U0D
        {
            large_block = 3;
        }
    /* read NAND Block.
    * 128KB ->240KB because of U-Boot size increase. by scsuh
    * So, read 0x3c000 bytes not 0x20000(128KB).
    */
   return nandll_read_blocks(CFG_PHY_UBOOT_BASE, 0x3c000, large_block);

}

static int nandll_read_blocks (ulong dst_addr, ulong size, int large_block)
{
       uchar *buf = (uchar *)dst_addr;
       int i;
       uint page_shift = 9;

      if (large_block==1)
        page_shift = 11;

      if(large_block==2)
          page_shift = 12;

      if(large_block==3)
                page_shift =13;

      if(large_block == 2) // K9GAG08U0D

       {
                /* Read pages */
         for (i = 0; i < 4; i++, buf+=(1<<(page_shift-1))) 

          {
                  nandll_read_page(buf, i, large_block);
          }

       /* Read pages */
      for (i = 4; i < (0x3c000>>page_shift); i++, buf+=(1<<page_shift)) 

      {
       nandll_read_page(buf, i, large_block);
     }
      }else if(large_block == 3)  //K9GAG08U0E
        {
            /* Read pages */
            for (i = 0; i < 4; i++, buf+=(1<<(page_shift-2))) 

            {
                    nandll_read_page(buf, i, large_block);
            }
            /* Read pages */
            for (i = 4; i < (0x3c000>>page_shift); i++, buf+=(1<<page_shift)) 

            {
                    nandll_read_page(buf, i, large_block);
            }
        }
    else
      {
            for (i = 0; i < (0x3c000>>page_shift); i++, buf+=(1<<page_shift)) 

             {
                   nandll_read_page(buf, i, large_block);
               }
       }
        return 0;
}

static int nandll_read_page (uchar *buf, ulong addr, int large_block)
{
     int i;
     int page_size = 512;

     if (large_block==1)
         page_size = 2048;
     if (large_block==2)
         page_size = 4096;
     if(large_block==3)
         page_size = 8192;

       NAND_ENABLE_CE();
       NFCMD_REG = NAND_CMD_READ0;

        /* Write Address */ //5 个寻址周期，参看下图
        NFADDR_REG = 0;
        if (large_block)
       NFADDR_REG = 0;
       NFADDR_REG = (addr) & 0xff;
       NFADDR_REG = (addr >> 8) & 0xff;
       NFADDR_REG = (addr >> 16) & 0xff;

        if (large_block)
           NFCMD_REG = NAND_CMD_READSTART;

        NF_TRANSRnB(); //等待NandFlash 状态引脚可读。

       /* for compatibility(2460). u32 cannot be used. by scsuh */
       for(i=0; i < page_size; i++) 

        {
                *buf++ = NFDATA8_REG;
        }

        NAND_DISABLE_CE();
        return 0;
}

寻址周期图：

具体的说明请参考K9GAG08U0E  DataSheet 第9页。

这里用两片文章写了s3c6410支持K9GAG08U0E 的关键地方，当然还有一些具体的细节了，比如给关键结构体 nand  chip， mtd_device 等赋值Page大小，Block大小，OOB大小的操作，硬件ECC 8bit 纠错等功能，当然这些不是K9GAG08U0E特有的功能，K9GAG08U0D也需要这样的操作，这里就不详细的介绍了。

希望这两篇文章对需要了解NandFlash如何通过软件工作的朋友有参考价值。