MTD(memory technology device)技术介绍

本文详细介绍了Linux MTD子系统的架构及其实现原理,包括Flash硬件驱动层、MTD原始设备层、MTD设备层等内容,并阐述了NOR型Flash芯片驱动与MTD原始设备的关系。

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MTD(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。MTD的主要目的是为了使新的memory设备的驱动更加简单,为此它在硬件和上层之间提供了一个抽象的接口。MTD的所有源代码在/drivers/mtd子目录下。将CFI

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一、Flash硬件驱动层:硬件驱动层负责在init时驱动Flash硬件,Linux MTD设备的NOR Flash芯片驱动遵循CFI接口标准,其驱动程序位于drivers/mtd/chips子目录下。NAND型Flash的驱动程序则位于/drivers/mtd/nand子目录下

二、MTD原始设备:原始设备层有两部分组成,一部分是MTD原始设备的通用代码,另一部分是各个特定的Flash的数据,例如分区。

       用于描述MTD原始设备的数据结构是mtd_info,这其中定义了大量的关于MTD的数据和操作函数。mtd_table(mtdcore.c)则是所有MTD原始设备的列表,mtd_part(mtd_part.c)是用于表示MTD原始设备分区的结构,其中包含了mtd_info,因为每一个分区都是被看成一个MTD原始设备加在mtd_table中的,mtd_part.mtd_info中的大部分数据都从该分区的主分区mtd_part->master中获得。

       在drivers/mtd/maps/子目录下存放的是特定的flash的数据,每一个文件都描述了一块板子上的flash。其中调用add_mtd_device()、del_mtd_device()建立/删除mtd_info结构并将其加入/删除mtd_table(或者调用add_mtd_partition()、del_mtd_partition()(mtdpart.c)建立/删除mtd_part结构并将mtd_part.mtd_info加入/删除mtd_table 中)。

三、MTD设备层:基于MTD原始设备,linux系统可以定义出MTD的块设备(主设备号31)和字符设备(设备号90)。MTD字符设备的定义在mtdchar.c中实现,通过注册一系列file operation函数(lseek、open、close、read、write)。MTD块设备则是定义了一个描述MTD块设备的结构mtdblk_dev,并声明了一个名为mtdblks的指针数组,这数组中的每一个mtdblk_dev和mtd_table中的每一个mtd_info一一对应。

四、设备节点:通过mknod在/dev子目录下建立MTD字符设备节点(主设备号为90)和MTD块设备节点(主设备号为31),通过访问此设备节点即可访问MTD字符设备和块设备。

五、根文件系统:在Bootloader中将JFFS(或JFFS2)的文件系统映像jffs.image(或jffs2.img)烧到flash的某一个分区中,在/arch/arm/mach-your/arch.c文件的your_fixup函数中将该分区作为根文件系统挂载。

六、文件系统:内核启动后,通过mount 命令可以将flash中的其余分区作为文件系统挂载到mountpoint上。

设备层和原始设备层的函数调用关系(红色部分需要我们实现):

一个MTD原始设备可以通过mtd_part分割成数个MTD原始设备注册进mtd_tablemtd_table中的每个MTD原始设备都可以被注册成一个MTD设备,其中字符设备的主设备号为90,次设备号为0246…(奇数次设备号为只读设备),块设备的主设备号为31,次设备号为0123…

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NORFlash芯片驱动与MTD原始设备

       所有的NORFlash的驱动(探测probe)程序都放在drivers/mtd/chips下,一个MTD原始设备可以由一块或者数块相同的Flash芯片组成。假设由4devicetypex8Flash,每块大小为8Minterleave2,起始地址为0x01000000,地址相连,则构成一个MTD原始设备(0x01000000-0x03000000),其中两块interleave成一个chip,其地址从0x010000000x02000000,另两块interleave成一个chip,其地址从0x020000000x03000000

       请注意,所有组成一个MTD原始设备的Flash芯片必须是同类型的(无论是interleave还是地址相连),在描述MTD原始设备的数据结构中也只是采用了同一个结构来描述组成它的Flash片。

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 每个MTD原始设备都有一个mtd_info结构,其中的priv指针指向一个map_info结构,map_info结构中的fldrv_priv指向一个cfi_private结构,cfi_private结构的cfiq指针指向一个cfi_ident结构,chips指针指向一个flchip结构的数组。其中mtd_infomap_infocfi_private结构用于描述MTD原始设备;因为组成MTD原始设备的NORFlash相同,cfi_ident结构用于描述Flash芯片的信息;而flchip结构用于描述每个Flash芯片的专有信息(比如说起始地址)

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