全志V3S嵌入式驱动开发（spi-nand驱动）
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nand flash相信大家并不陌生，现在很多的固态硬盘上面，其实有很多的nand flash。只不过根据存储单元，分成slc、mlc和tlc三种。早在差不多20年前，那个时候大家还都是学习s3c2440，标准的核心板就是soc+ddr+nandflash，或者是soc+ddr+norflash。那时，norflash一般是spi接口的，nandflash一般是专门的ip controller直接控制的。
后来随着nandflash成本的快速降低，出现了很多种nandflash的存储产品，这里面有nvme ssd、有sata ssd、有emmc、还有今天所说的spi nand flash。这些产品的共同特点就是，都使用了nandflash，但是外部的接口是不一样的，有的简单一些，有的比较复杂，甚至内部添加了很多的算法来解决nand flash固有的一些缺点。
之前我们在刚学v3s的时候，有一张v3s芯片手册上的启动图，不知道大家还有没有印象，
这张图清晰地说明了soc启动的四个顺序，分别是usb启动、sd卡启动、spi norflash启动、spi nandflash启动四种方式。前面我们测试的时候一直走的是sd卡启动，但是从成本和稳定性上说，spi nandflash其实是最合适的。
虽然spi norflash也可以当成v3s的启动媒介，但是一般来说，norflash不是很大，存储的东西有限。稍微多一点的图片、视频和动态库，norflash就放不下了。而sd卡虽然放的东西比较多，但是本身成本略贵，且由于是机械插入，在一些机器人领域，或者说存在震动场景的领域，sd卡也有点不太合适的。所以，综合来说，很多厂家都会选择spi nandflash当成启动和存储系统数据的基本介质，用户自己的sd卡可以作为补充，保存一些自己的资料，待v3s启动之后，mount到系统上面即可。
另外有一个比较有意思的现象，大家也可以注意下，那就是目前v3s和其他芯片沟通比较多的是哪几种协议。除了和flash沟通的spi，还有和点屏芯片沟通的gpio，和触控芯片沟通的iic，以及和wifi芯片沟通的sd接口。此外，串口232、485也经常用，不过这一类的驱动就不写在底层，一般是通过上层app去写，这一点和网络设备的驱动有点类似。
1、原理图
系统使用的芯片是mx35lf1ge4ab，这部分大家不要看到spi接口的flash，就默认为norflash，其实可以把mx35lf1ge4ab的芯片手册找过来看下，上面就写的非常明白，
接口部分就是常规的spi四线接口，这部分没有疑问，主要就是cs、clk、miso、mosi。这其中miso上有一个按键s6，这个需要注意下，主要用于usb烧入的时候使用，防止系统默认用spi nandflash加载系统。如果按键被按下，那么miso的数据就没有办法被v3s访问到，就不会从spi加载系统了。
2、设备树文件
默认sun8i-v3s-licheepi-zero.dtsi文件当中是没有spi的相关内容的。所以，这部分的脚本需要自己手动添加一下，
&spi0 {
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&spi0_pins>;
status = "okay";
flash@0 {
#address-cells = <1>;
#size-cells = <1>;
compatible = "spi-nand";
reg = <0>;
spi-max-frequency = <40000000>;
partitions {
compatible = "fixed-partitions";
#address-cells = <1>;
#size-cells = <1>;
partition@0 {
label = "all";
reg = <0x000000 0x8000000>;
};
};
};
};
3、驱动代码
关于驱动代码这部分，由于我们这次所要驱动的芯片是spi-nandflash的部分。所以驱动其实很容易就分成两部分，一部分是spi、一部分是nandflash。本质上来说，驱动就是用v3s的spi接口按照mx35lf1ge4ab芯片手册的命令要求，通过命令去访问或者写入flash里面的数据。一开始的时候，很自然地我们会去找drivers/spi和drivers/mtd/nand对应的驱动代码。
后来，随着一些资料的查找，我们发现在kernel 4.19之后，spi nandflash被作为独立的一个class，在驱动里面被单独分割了出来。从某种意义上说，只要升级kernel，修改一下.config配置文件，就可以实现相关的驱动加载了。
https://github.com/torvalds/linux/tree/v4.18/drivers/mtd/nand
https://github.com/torvalds/linux/tree/v4.19/drivers/mtd/nand另外，结合v3s上面的linux分支代码，我们最终决定把内核升级到5.2.y，同时还需要进行两个设置。这里只是升级了kernel，编译器还是之前的6.3。首先，打开menuconfig配置表，
make ARCH=arm menuconfig首先，使能mtd，
接着使能spi nand，
有了这两个部分，下面就可以开始编译了，
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-有些同学害怕配置出错，担心把原来的配置文件弄坏，其实没有关系，这个时候只需要把之前的文件.config保存备份一下。如果后续实验成功了，只需要diff一下两个.config文件的区别是什么就可以了，
4、烧入image和dtb文件
编译好之后，需要分别烧入image和dtb文件到sd卡，因为这两个文件都发生了改动。
sudo cp /home/feixiaoxing/Desktop/linux-zero-5.2.y/arch/arm/boot/zImage .
sudo cp /home/feixiaoxing/Desktop/linux-zero-5.2.y/arch/arm/boot/dts/sun8i-v3s-licheepi-zero-with-480x272-lcd.dtb .
5、开始测试和验证
查看mtd驱动是不是真的加载到开发板上面了，主要看两个地方就可以了。第一，就是看下启动起来的时候，日志里面有没有nandflash被正确加载的打印，
[ 0.763876] spi-nand spi0.0: Macronix SPI NAND was found.
[ 0.769366] spi-nand spi0.0: 128 MiB, block size: 128 KiB, page size: 2048, OOB size: 64
[ 0.778279] 1 fixed-partitions partitions found on MTD device spi0.0
[ 0.784638] Creating 1 MTD partitions on "spi0.0":
[ 0.789525] 0x000000000000-0x000008000000 : "all"
第二，等系统正常启动之后，可以ls -l /dev/mtd*一下，如果没有问题的话，应该可以看到对应的设备节点，
# ls -l /dev/mtd0*
crw------- 1 root root 90, 0 Jan 1 00:00 /dev/mtd0
crw------- 1 root root 90, 1 Jan 1 00:00 /dev/mtd0ro
有了上面的内容，基本就可以认为说，目前为止，nandflash已经被正确加载了。
6、后续的工作
目前的nandflash，只是作为sd卡启动后的一个外设存在的。我们对它的了解还比较基础，有兴趣的朋友可以移植一下mtd-utils工具，进一步对/dev/mtd0进行操作，相信会有更多的收获。