Linux NOR 开发指南

news2024/11/25 23:51:07

Linux NOR 开发指南

1 简介

  • 编写目的

此文档描述Sunxi NOR 模块的使用方法，为相关人员调试提供指导

  • 适用范围
    • boot0: 适用于brandy-2.0
    • u-boot: 适用于u-boot-2018
    • kernel: 适用于linux-4.9/linux-5.4 内核

BSP 的开发人员、测试人员

2 模块介绍

2.1 模块功能介绍

Linux 中SPINOR 体系结构如下图所示：

image-20221216110030034

SPI NOR Framework：这层主要是处理不同厂家的NOR 物理特色差异，初始化SPINOR的工作状态，如工作线宽（1 线、2 线、4 线、8 线）、有效地址位（16M 以上的NOR 需要使用4 地址模式），为上层MTD 提供读写擦接口。

对应代码目录：drivers/mtd/spi-nor/spi-nor.c
M25P80（generic SPI NOR controller driver）：这层主要对SPI NOR Framework
层传下来的数据封装成msg，传递给SPI framework 层。
对应代码目录：drivers/mtd/devices/m25p80.c
SPI Framework：这层主要是将msg 加入ctl 的工作队列中，启动内核线程队列，处理队列
中的msg。
对应代码目录：drivers/spi/spi.c
SPI controller driver：这层初始化SPI 控制器频率、时钟模式、cs 有效电平、大小端等
配置，同时处理上层传下来的msg，通过CPU/DMA 方式传输数据到FIFO，再传输给外设
SPINOR。
对应代码目录：drivers/spi/spi-sunxi.c

2.2 相关术语介绍

术语解释说明
Sunxi指Allwinner 的一系列SOC 硬件平台
SPISerial Peripheral Interface，同步串行外设接口
NOR FlashNOR Flash 是一种非易失闪存技术，是Intel 在1988 年创建
MTDMTD(memory technology device 内存技术设备) 是用于访问memory 设备（ROM、flash）的Linux 的子系统

2.3 模块配置介绍

2.3.1 longan 的配置和打包

./build.sh config
All available platform:
	0. android
	1. linux
Choice [linux]: 1
... //配置根据需求选择
All available flash: //flash类型，只区分nor和非nor方案，Android方案无此选项，默认非nor
	0. default
	1. nor
Choice [default]: 1
  1. 打包普通固件
#./build.sh clean
#./build.sh
#./build.sh pack
  1. 打包卡打印固件
#./build.sh clean
#./build.sh
#./build.sh pack_debug

在配置的过程中会把平台目录下的BoardConfig.mk 的信息拷贝到.buildconfig 中。

2.3.2 sys_config 配置

SPINOR 的boot0 启动阶段，部分参数是从boot0 头部获取的，而这些参数是我们在打包固件时，通过工具update_boot0 将sys_config.fex 中[spinor_para]，更新到boot0 头部的，sys_config.fex 的[spinor_para] 配置参数如下：

[spinor_para]
;readcmd =0x6b
;read_mode =4
;write_mode =4
;flash_size =16
;delay_cycle =1
;frequency =100000000
;erase_size =64
;lock_flag =0
;sample_delay =0
;sample_mode =2
spi_sclk = port:PC00<4><0><2><default>
spi_cs = port:PC01<4><1><2><default>
spi0_mosi = port:PC02<4><0><2><default>
spi0_miso = port:PC03<4><0><2><default>
spi0_wp = port:PC04<4><0><2><default>
spi0_hold = port:PC05<4><0><2><default>

其中：

readcmd：boot0 用于读取数据的命令，不填默认用uboot 传递过来的readcmd
read_mode、write_mode：boot0 的工作线宽（1、2、4），不填默认更加readcmd 决
定线宽
flash_size：flash 的大小
delay_cycle：boot0 的采样延时配置，大于60MHZ 配置为1，小于24MHZ 配置为2，
大于24MHZ 小于60HZ 配置为3
frequency：boot0 的SPI 工作频率，不填使用默认值50M
erase_size：boot0 的擦除单位
lock_flag：锁功能是否打开
sample_delay：boot0 的细调采样的采样延时，uboot、kernel 也会用到，默认不填等于
0xaaaaffff
sample_mode：boot0 的细调采样的采样模式，uboot、kernel 也会用到，默认不填等于
0xaaaaffff
spi_sclk、spi_cs、spi0_mosi、spi0_miso、spi0_wp 和spi0_hold 用于配置相应的GPIO。

2.3.3 UBOOT 配置

2.3.3.1 编译和配置
#make clean
#make sun8iw19p1_nor_config ----启动的uboot (#make sun8iw19p1_config----烧写uboot)
#make -j32
2.3.3.2 Menuconfig 配置
#cd brandy/brandy-2.0/u-boot-2018
#make menuconfig

进入Device Drivers

Device Drivers ---->
[*]SPI Suppport ---->
[*]Sunxi flash support ---->

image-20221216110954138

进入SPI Support

Device Drivers ---->
[*]SPI Suppport ---->
[*]Sunxi SPI driver

image-20221216111017858

进入sunxi_flash_support

Device Drivers ---->
[*]Sunxi flash support ---->
[*]Support sunxi spinor devices

image-20221216111039312

2.3.4 KERNEL 配置

2.3.4.1 SPINOR-驱动配置
#cd kernel/liunx-4.9
#make ARCH=arm menuconfig

进入Device Drivers

Device Drivers ---->
<*>Memory Technology Device (MTD) support ---->
[*]SPI support ---->

image-20221216111201111

进入Menory Technology Device(MTD) support

Device Drivers ---->
<*>Memory Technology Device (MTD) support ---->
<*>SUNXI partitioning support
<*>Direct char device access to MTD devices
<*>Caching block device access to MTD devices
Self-contained MTD device drivers ---->
SPI-NOR device support ---->

image-20221216111231797

进入Self-contained MTD device drivers（5.4 内核不需要选择此项）

Device Drivers ---->
<*>Memory Technology Device (MTD) support ---->
Self-contained MTD device drivers ---->
<*>Support most SPI Flash chips (AT16DF, M25P.....)

image-20221216111301751

2.3.4.2 cmdline 方式选择
Boot opttions ---->

image-20221216111354759

进入Boot options

Boot opttions ---->
Kernel command line type ---->

image-20221216111427021

进入kernel command line type

Boot opttions ---->
Kernel command line type ---->
(X)Use bootloade kernel arguments if available

image-20221216111454068

2.3.4.3 文件系统配置

进入File systems

File system ---->
[*]Miscellaneous filesystems ---->

image-20221216111527624

• 进入Miscellaneous filesystems
• Incluede support for ZLIB compressed file systems (NEW)
• Incluede support for LZ4 compressed file systems (NEW)
• Incluede support for LZO compressed file systems (NEW)
• Incluede support for XZ compressed file systems (NEW)

File system ---->
[*]Miscellaneous filesystems ---->
[*]Incluede support for XZ compressed file systems (NEW)(压缩方式选择如下)

image-20221216111604498

以上的压缩方式（ZLIB/LZ4/LZO/XZ）具体选择哪一种需要根据longan/build/mkcmd.sh 中如下代码使用的压缩方式而定，如下代码使用的是gzip 压缩方式，则内核File systems 中配置需选择LZO 压缩方式，若使用的是xz, 则需选择XZ 压缩方式。

${ROOTFS} ${LICHEE_PLAT_OUT}/rootfs.squashfs -root-owned -no-progress -comp gzip -noappend

2.4 源码目录介绍

2.4.1 UBOOT 源码目录

\u-boot-2018\drivers
├──sunxi_flash ---sunxi_flash的初始化/退出/读/写/擦除等flash接口
├─mmc ---mmc接口代码
├─nand ---nand接口代码
├─spinor ---spi nor接口代码
├─sunxi_flash.c ---sunxi_flash操作接口
└──其他
├── spi --sunxi_spi的接口代码
├─sunxi_spi.c ---具体代码的实现
├──mtd
├─spi
├─sf_probe.c ---nand接口代码
├─spinor ---spi nor接口代码
├─sunxi_flash.c ---sunxi_flash

2.4.2 KERNEL 源码目录

\longan\kernel\linux-4.9\drivers\
├── mtd
├─spi-nor
├─spi-nor.c ---spi nor驱动代码
└──其他
├── spi --spi的接口代码
└── makefile ---编译文件
版

3 接口描述

3.1 驱动物理层接口

3.1.1 spi_nor_erase

static int spi_nor_erase(struct mtd_info *mtd, struct erase_info *instr)

description：mtd erase interface
@mtd： MTD device structure
@instr： erase operation descrition structure
return：success return 0，fail return fail code**

3.1.2 spi_nor_read

static int spi_nor_read(struct mtd_info *mtd, loff_t from, size_t len,
size_t *retlen, u_char *buf)

description：mtd read interface
@mtd：MTD device structure
@from： offset to read from MTD device
@len： data len
@retlen： had read data len
@buf： data buffer
return：success return max_bitflips，fail return fail code**

3.1.3 spi_nor_write

static int spi_nor_write(struct mtd_info *mtd, loff_t to, size_t len,
size_t *retlen, const u_char *buf)

description：mtd write data interface
@to： offset to MTD device
@len： want write data len
@retlen：return the writen len
@buf： data buffer
return： success return 0, fail return code fail

3.1.4 spi_nor_lock

static int spi_nor_lock(struct mtd_info *mtd, loff_t ofs, uint64_t len)
description：check block is badblock or not

@mtd：MTD device structure
@ofs: offset the mtd device start (align to simu block size)
@len：The length of the operating
return： success return 0, fail return code fail

3.1.5 spi_nor_unlock

static int spi_nor_unlock(struct mtd_info *mtd, loff_t ofs, uint64_t len)
description：check block is badblock or not

@mtd：MTD device structure
@ofs: offset the mtd device start (align to simu block size)
@len：The length of the operating
return： success return 0, fail return code fail

3.1.6 spi_nor_is_locked

static int spi_nor_is_locked(struct mtd_info *mtd, loff_t ofs, uint64_t len)
description：check block is badblock or not

@mtd：MTD device structure
@ofs: offset the mtd device start (align to simu block size)
@len：The length of the operating
return： Is lock return 1, else return 0

3.1.7 spi_nor_has_lock_erase

static int spi_nor_has_lock_erase(struct mtd_info *mtd, struct erase_info *instr)

description：mtd has lock erase interface，First unlock to operate space, after the
completion of the flash lock up
@mtd： MTD device structure
@instr： erase operation descrition structure
return：success return 0，fail return fail code

3.1.8 spi_nor_has_lock_write

static int spi_nor_has_lock_write(struct mtd_info *mtd, loff_t to, size_t len,
size_t *retlen, const u_char *buf)

description：mtd has lock write data interface，First unlock to operate space, after
the completion of the flash lock up
@to： offset to MTD device
@len： want write data len
@retlen：return the writen len
@buf： data buffer
return： success return 0, fail return code fail

3.2 Uboot 应用接口

3.2.1 sunxi_flash_spinor_probe

static int sunxi_flash_spinor_probe(void)

description：SPINOR initialization，Set the storage type。
return：zero on success, else a negative error code.

3.2.2 sunxi_flash_spinor_init

static int sunxi_flash_spinor_init(int boot_mode, int res)

description：SPINOR initialization。
@boot_mode：Working mode
@res：The default is 0
return：zero on success, else a negative error code.

3.2.3 sunxi_flash_spinor_exit

int sunxi_flash_spinor_exit(void)

description：Release registration is a resource for applications.
return：zero on success, else a negative error code.

3.2.4 sunxi_flash_spinor_write

static int sunxi_flash_spinor_write(uint start_block, uint nblock, void *buffer)

description：mtd write data interface.
@start_block：want write start sector
@nblock：want write sectorcount
@buffer：data buffer

return：zero on success, else a negative error code.

3.2.5 sunxi_flash_spinor_write

static int sunxi_flash_spinor_write(uint start_block, uint nblock, void *buffer)

description：mtd readdata interface.
@start_block：want read start sector
@nblock：want read sector count
@buffer：data buffer
return：zero on success, else a negative error code.

3.2.6 sunxi_flash_spinor_erase

static int sunxi_flash_spinor_erase(int erase, void *mbr_buffer)

description：erase boot || partition data.
@erase：erase flag
@buffer：The default is NULL
return：zero on success, else a negative error code.

3.2.7 sunxi_flash_spinor_force_erase

int sunxi_flash_spinor_force_erase(void)

description：erase boot & partition data.
return：zero on success, else a negative error code.

3.2.8 sunxi_flash_spinor_flush

int sunxi_flash_spinor_flush(void)

description：Flush physical cache data to flash.

return：zero on success, else a negative error code.

3.2.9 sunxi_flash_spinor_download_spl

static int sunxi_flash_spinor_download_spl(unsigned char *buf, int len, unsigned int ext)

description：write boot0.
@buf：boot0 data buffer
@len：boot0 data len
@ext：storage type
return：zero on success, else a negative error code.

3.2.10 sunxi_flash_spinor_download_toc

static int sunxi_flash_spinor_download_toc(unsigned char *buf, int len, unsigned int ext)

description：write uboot.
@buf：uboot data buffer
@len：uboot data len
@ext：storage type
return：zero on success, else a negative error code.

4 使用例子

4.1 uboot shell 使用

4.1.1 sunxi_flash

mem_addr：内存地址，0x40000000 之后可以随便选取如：0x45000000，0x46000000
part_name：分区文件名，boot-resource、env、boot、rootfs
size：可以省略，默认读取整个分区文件

  1. sunxi_flash read [size] 读取flash 中的分区文件到内存中
    例：使用sunxi_flash read 命令将boot 分区读入到0x49000000 中，然后使用md 命令读取
    0x49000000 中的内容。

image-20221216112650227

验证方法：

  1. 0x49000000 读入前与读入后数据有没有发生变化
  2. 在out/pack_out 目录下找到对应的分区文件，使用hexdump -Cv boot.fex -n 500 命
    令输出分区文件的数据，对比一致即读入成功。

image-20221216112713299

  1. sunxi_flash write [size] 将内存中的数据，写入到分区中
    例：
    1）使用mm 命令修改内存内容

image-20221216112743939

2）使用sunxi_flash write 0x44000000 env 将内存中的数据写入env 分区

image-20221216112759532

3）重新将env 分区读入内存中，对比一致表示写入成功

image-20221216112809980

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