uboot研读笔记 | 05 - 移植uboot 2012.04到JZ2440（支持Nand Flash读写）
项目开源地址：https://github.com/Mculover666/uboot-jz2440
0. 教程完整目录
- 00 - 嵌入式Linux系统中Bootloader的作用和基本运行原理
- 01 - 下载uboot源码并使用VSCode远程查看源码、编译uboot（2012.04.01版本）
- 02 - 详细探索uboot启动过程（基于S3C2410处理器）
- 03 - 初步移植uboot 2012.04到JZ2440（修改时钟，配置串口）
- 04 - 移植uboot 2012.04到JZ2440（支持Nor Flash读写）
- 05 - 移植uboot 2012.04到JZ2440（支持Nand Flash读写）
- 06 - 移植uboot 2012.04到JZ2440（支持DM9000C网卡）
- 07 - 移植uboot 2012.04到JZ2440（裁剪uboot大小）
- 08 - 移植uboot 2012.04到JZ2440（设置mtd分区表）
- 09 - 移植uboot 2012.04到JZ2440（设置默认环境变量参数）
- 10 - 移植uboot 2012.04到JZ2440（烧写Linux内核、烧写yaffs2文件系统）
- 11 - 移植uboot 2012.04到JZ2440（移植完成，制作uboot补丁）
在支持Nand Flash操作之前，首先要对Nand Flash的读写方法有一定的了解，参考文章：
- S3C2440-裸机篇-10 | 使用S3C2440操作Nand Flash
1. 去除nand flash屏蔽
在之前初步移植uboot时，发现开启nand flash之后编译不通过，所以屏蔽了nand flash的使用，在单板配置文件include/configs/smdk2440.h中开启：
然后编译，改正编译错误。
2. 定位编译出错问题所在
首先来修复第一个问题：
查看s3c2410_nand.c文件的72行：
这个指针有问题的话，就是nand这个结构体变量的定义问题，找到nand变量的定义：
struct s3c2410_nand *nand = s3c2410_get_base_nand();
接下来问题就变为struct s3c2410_nand这个结构体定义有问题，继续寻找该定义，果然，在文件arch/arm/include/asm/arch-s3c24x0/s3c24x0.h中，我们定义的是CONFIG_S3C2440，所以有struct s3c2440_nand的定义，没有struct s3c2410_nand的定义：
3. 修复编译错误 — 添加s3c2440_nand.c文件
3.1. 添加文件到工程中
这里涉及到将所有定义全部改变，所以复制一份s3c2410_nand.c文件，重命名为s3c2440_nand.c：
修改该目录下的makefile文件，将s3c2440_nand.c文件加入编译：
再去单板配置文件include/configs/smdk2440.h中配置宏定义CONFIG_NAND_S3C2440：
3.2. 修改文件
修改宏定义
首先借助VS Code文件替换全部内容的功能，将宏定义替换为2440的：
宏定义全部替换之后，如下：
再对照数据手册中，修改NFCONF寄存器和NFCONT寄存器中这些位的值：
全局替换
借助VS Code文件替换全部内容的功能，将涉及到2410的变量和函数都替换为2440的，如下图（替换之后的结果之一）：
4. uboot中的nand flash操作框架
在uboot中，这些对于nand_flash的操作是基于一套操作框架的，类似于Linux中的设备驱动，所以首先分析一下这套框架，然后修改代码。
4.1. nand_init函数
故事要从uboot的第二阶段说起，在 board_init_r 函数中（文件arch/arm/lib/board.c）调用了 nand_iint 初始化函数：
接下来从该函数入手，分析nand flash的操作框架，该函数的源码在drivers/mtd/nand/nand.c文件中，定义如下：
nand_init_chip函数同样在该文件中，定义如下：
在此处定义了 nand_chip 结构体和 mtd_info 结构体，并分别将指针传递传参给 board_nand_init 函数和 nand_scan 函数，接下来分别分析这两个函数。
4.2. board_nand_init函数
board_nand_init 函数定义在上面我们自己添加的文件drivers/mtd/nand/s3c2440_nand.c中，该函数中主要使能了nand flash内存控制器，初始化nand flash控制器中的时序参数，最重要的是：
初始化传入的nand_chip结构体中的成员。
struct nand_chip结构体在include/linux/mtd/nand.h文件中定义，这个结构体中的成员非常多，其中有非常多的函数指针，这些函数指针在初始化时被设置为指向底层实现的函数，在调用时拉起底层函数。
在board_nand_init 中初始化该结构体时，别的函数指针都被传入了相应的值，只有 select_chip 函数未被传入具体实现，而是NULL：
接下来继续分析这套框架，看一下 select_chip 函数的调用情况。
4.3. nand_scan 函数
该函数定义在drivers/mtd/nand/nand_base.c文件中，其定义代码如下：
这个函数将mtd结构体指针继续传给了nand_scan_ident函数，接着分析，这个函数同样在该文件中定义，根据函数注释可知，nand_scan_ident 函数会读取Flash ID，并根据读出的ID设置MTD信息，存入mtd结构体中。
进而查看该函数源码：
至此，是不是对nand_flash的整套操作框架有所了解了？可以画出这样一个调用关系图，帮助理解：
接下来分析nand_scan_ident函数中调用的两个函数：
- nand_set_defaults
- nand_get_flash_type
4.4. nand_set_defaults函数
该函数同样定义在文件drivers/mtd/nand/nand_base.c中，主要作用是设置 nand_chip结构体中的默认调用的函数，设置方法如下：
如果nand_chip结构体中的函数指针已经有值了，则不进行任何操作；
如果nand_chip结构体中的函数指针为NULL，则赋予默认值。
经过4.2节的分析，select_chip 指针被设置为NULL，所以在该函数中会被设置默认值：
默认函数 nand_select_chip 也同样定义在该文件中，定义如下：
从该函数中可以找到问题，片选函数被调用时，什么都不干，导致nand Flash芯片根本不工作。
解决方法就是：自己重新实现一个正常工作的 nand_select_chip 函数并将函数指针传给nand_flash结构体中的对应成员。
4.5. nand_get_flash_type函数
该函数主要是读取ID值，根据根据读取到的ID值分析出nand flash类型，存储到 mtd_info 结构体中，该函数同样定义drivers/mtd/nand/nand_base.c文件中：
在该函数中，调用select_chip时传入的第二个参数为0，进一步验证了默认的片选函数什么都不干的分析结果。
6. 解决问题 — 自己实现select_chip函数
在drivers/mtd/nand/s3c2440_nand.c文件中自定义片选函数，函数原型如下：
static void nand_select_chip(struct mtd_info *mtd, int chipnr);
实现如下：
static void s3c2440_nand_select_chip(struct mtd_info *mtd, int chipnr)
{
struct s3c2440_nand *nand = s3c2440_get_base_nand();
switch (chipnr)
{
case -1:
/* 取消片选 */
writel(readl(&nand->nfcont) | (1 << 1), &nand->nfcont);
break;
case 0:
/* 开启片选 */
writel(readl(&nand->nfcont) & (~(1 << 1)), &nand->nfcont);
break;
default:
BUG();
}
}
然后在 board_nand_init 函数中使用该函数指针初始化nand_chip结构体成员，这样就避免它使用不能正常工作的默认值：
7. 修改底层实现代码
7.1. board_nand_init函数
这部分代码是重中之重，根据之前的文章来修改这段代码：
- S3C2440-裸机篇-10 | 使用S3C2440操作Nand Flash
首先设置nand flash控制器时序参数：
接下来修改寄存器设置代码：
7.2. s3c2440_hwcontrol函数
该函数是所有发命令、发地址、发数据都会回调的函数，修改实现如下：
static void s3c2440_hwcontrol(struct mtd_info *mtd, int cmd, unsigned int ctrl)
{
struct s3c2440_nand *nand = s3c2440_get_base_nand();
debug("hwcontrol(): 0x%02x 0x%02x\n", cmd, ctrl);
if(ctrl & NAND_CLE)
{
//发命令
writeb(cmd, &(nand->nfcmd));
}
else if(ctrl & NAND_ALE)
{
//发地址
writeb(cmd, &(nand->nfaddr));
}
}
8. 关掉硬件ECC，使用软件ECC
这部分代码是使用宏定义CONFIG_S3C2440_NAND_HWECC来控制的：
所以在单板文件中去掉该宏定义：
至此，添加对Nand Flash的支持完成，编译，下载到开发板，在串口查看结果，成功检测出了Nand Flash，并分析出大小为256MB：
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