基于MTD的NAND驱动开发.doc

### 基于MTD的NAND驱动开发详解 #### MTD驱动概述 MTD（Memory Technology Devices）驱动是Linux操作系统中专为闪存设备设计的一套驱动框架，旨在优化和管理非易失性存储器，如NAND Flash和NOR Flash。与传统的块设备驱动（如IDE硬盘驱动）相比，MTD驱动更侧重于闪存设备的特性和需求，如支持cramfs、jffs2、yaffs等文件系统，并有效管理擦除、读写、坏块检测及损耗均衡等操作。 #### NAND与NOR Flash对比 NAND Flash和NOR Flash是两种常见的闪存技术，它们在多个方面存在显著差异： 1. **成本与容量**：NAND Flash成本更低，且在相同的成本条件下，NAND的存储容量远超NOR。 2. **擦写性能**：NAND Flash的擦写次数远高于NOR，擦除和写入速度更快，但读取速度略逊于NOR。 3. **写入和擦除单元**：NAND Flash以page为单位写入数据，而NOR支持随机字节级写入；两者均以block为单位擦除数据，但NAND的block通常更小。 4. **执行代码能力**：NOR可以直接在芯片内部执行代码，而NAND则需要先将代码加载至RAM中才能执行。 5. **比特位反转与坏块管理**：NAND Flash更容易发生比特位反转，且可能包含坏块，这要求NAND驱动必须具备相应的管理机制，如ECC（错误校正码）和坏块映射。 #### 内核中NAND驱动的布局 在Linux内核2.6.22.10中，MTD驱动的源代码位于`drivers/mtd`目录下，包括多个子目录，如`chips`、`devices`、`maps`、`nand`、`onenand`和`ubi`。其中，`nand`和`onenand`目录与NAND驱动直接相关，而`nand`目录的代码更为通用，适用于大多数NAND Flash芯片。 对于NAND驱动开发，关键代码文件包括： - **`nand_base.c`**：此文件定义了对NAND芯片进行基本操作的函数，如擦除、读写page、读写OOB（Out-of-Band data）等。这些函数提供了默认实现，开发者可根据特定硬件需求替换或扩展功能。 - **`nand_bbt.c`**：专注于NAND驱动的坏块表（Bad Block Table）管理，提供坏块检测和处理的函数和数据结构。 - **`nand_ids.c`**：定义了两个全局结构体`nand_flash_dev`和`nand_manufacturer`，用于识别和配置不同的NAND Flash设备和制造商信息。 #### 开发基于MTD的NAND驱动 开发基于MTD的NAND驱动涉及理解和定制上述核心文件，以适应特定硬件的特性和需求。例如，可能需要调整`nand_base.c`中的函数来优化读写性能，或在`nand_bbt.c`中增强坏块管理策略，确保数据完整性和系统稳定性。 在开发过程中，还需关注以下几点： - **小页（smallpage）与大页（bigpage）NAND芯片**：根据芯片规格选择合适的页面大小（512B或2048B），并调整驱动代码以兼容不同规格的NAND芯片。 - **损耗均衡算法**：设计合理的损耗均衡策略，避免过度磨损某些block，延长NAND Flash的使用寿命。 - **坏块管理**：实现有效的坏块检测和映射机制，确保数据不被写入已损坏的区域。 - **ECC（错误校正码）**：集成ECC算法以纠正数据读写过程中的错误，提高数据可靠性。 基于MTD的NAND驱动开发是一项复杂而细致的任务，需要深入理解闪存技术原理、Linux内核架构以及具体的硬件特性，才能构建高效、稳定的存储解决方案。