近期工作小结(nand-b/c的驱动)

本文记录了NAND闪存驱动的开发过程,包括添加结构体、修改函数等步骤,并解决了识别Flash ID的问题。同时介绍了YAFFS2文件系统的编译集成及调试方法。

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在NANDXX-A的driver搞定之后,开始add sth for NANDXXX-B/C,同时也修正之前的问题。

Phase1:
1) 添加struct nand_ecclayout stnand_oob_64;
2) 添加omap_nand_command_lp();
3) 修改probe()函数;
4) 添加struct nand_platform_data osk5912_nand_data;
如果要更改nand flash类型,需要更改如下两处macro:
    osk-nand-flash.c中“#define ST_NAND_SP”
    board-osk.c中“#define ST_NAND_SP”
Result: 此时可以识别Flash ID。
Note: 516批次的nand的manfactureID输出有问题,0x20在最后一个byte输出,不能识别;
Question:
    1) 使用mtd util执行r/w/e时候经常出错,不稳定;
    2) jffs2的坏块管理可能有问题——对一个坏块也要读oob的0x1985,不能mount之后测试;

Phase2:
1) 调试driver:
    a) 修改nfc_init();
    b) 去除dev_ready函数赋值;
    c) 自己写test case操作flash;
    然后发现nand操作ok,把a,b改回也正常,难道是mtd util的问题?但现在起码使用flash_eraseall是可以的,怀疑有其他工具(例如nanddump)操作会让nand内部时序乱了。
2) 编译yaffs2到linux内核中:
    a) 从http://www.aleph1.co.uk/cgi-bin/viewcvs.cgi/下载最新的yaffs2 src code;
    b) 根据readme.patch把yaffs2 patch到linux kernel中;
    c) 在make menuconfig时候把yaffs2选中,更具体的信息参考http://www.edacn.net/html/83/38783_itemid_7409.html;
    d) 编译时候遇到问题,不知道为什么能post上来?估计再有更新,这些问题就该fix掉了:
        1. Missing file  yaffs_mtdif1.h
         You can write a header file  yaffs_mtdif1.h with reference to  yaffs_mtdif2.h
        2. Replace qsort( ... ) in yaffs_guts.c with yaffs_qsort(...)
        3. Modify Makefile from
        --------------------------------------------------
         yaffs-y += yaffs_packedtags2.o yaffs_nand.o yaffs_qsort.o
         yaffs-y += yaffs_tagscompat.o yaffs_tagsvalidity.o
         yaffs-y += yaffs_mtdif.o yaffs_mtdif2.o
        --------------------------------------------------
        to
        --------------------------------------------------
         yaffs-y += yaffs_packedtags1.o yaffs_packedtags2.o yaffs_nand.o yaffs_qsort.o
         yaffs-y += yaffs_tagscompat.o yaffs_tagsvalidity.o
         yaffs-y += yaffs_mtdif.o yaffs_mtdif1.o yaffs_mtdif2.o
        --------------------------------------------------
3) 把nand相关的内核选项设置为M,省得如果想加debug信息就得重编译内核;
4)使用nand flash:
    a) 编译kernel结束后,cp nand_ecc.ko nand_ids.ko ST_512byte_ECC.ko nand.ko osk-nand-flash.ko /data/rootfs2.6/root/;
    b) 在osk console下依次insmod them;
    c) 如果要一个干净的flash,执行./flash_eraseall /dev/mtd4;
    d) mount -t yaffs2 /dev/mtdblock4 /mnt;

Phase 3:
1) 完成nandxxx-c的driver,在yaffs2下测试r/w文件通过。
    a) 在board-osk.c中添加一个NAND_ST_MLC_OPTIONS赋值;
    b) osk-nand-flash.c中“#define ST_NAND_MLC”和board-osk.c中“#define ST_NAND_MLC”;
    c) NFC_Init()中频率由0改为1;
2) nand_ids.c中LP_OPTIONS改为0——反正我们要的option都定义过了;

其他:
============================
修正之前对OOB_PLACE作出的修改;
    不必修正,read/read_oob就该返回整个oob的内容,nftl知道哪些位置(ecc pos)对它无用。

NFTL中由它自己管理BBM,那么lld中对bad block的操作就该被屏蔽;
    如果不想让mtd管理bbm,而是nftl自己管理,那么:
    a) 在osk-flash.c中给chip->block_bad和chip->block_markbad赋值,内容do nothing;
    b) oob_layout中badblock position应当是free的;
    c) 不要用ubi提供的bbt;
    坏处:这样在nand底层操作中无法识别/标记badblk,因为返回都不是坏块。

NFTL中对MLC的BBM处理不符合标准的;
<think>好的,用户现在问的是“芯片是怎么工作起来的呢”。首先,我需要确定用户的知识背景,可能是一个对计算机硬件不太了解的新手,或者是有一定基础想深入了解的人。根据之前的对话,用户之前问过RISC-V和ARM的区别,所以可能对芯片架构有一定兴趣,但这次的问题更基础,属于芯片的工作原理。 接下来,我需要分解这个问题。用户想知道芯片如何工作,可能需要从最基础的半导体材料开始,逐步解释到逻辑门、电路、指令执行等。不过不能太深入技术细节,否则可能让用户感到困惑。需要保持结构清晰,逐步递进。 然后,回忆之前回答RISC-V和ARM时的结构,用户可能喜欢分点说明,结合示例和公式。但这次的问题更基础,可能需要更少的专业术语,多用类比和示意图。例如,用开关来比喻晶体管,或者用工厂流水线比喻处理过程。 另外,用户提到“使用中文回答”,所以需要确保语言通俗易懂,避免过多英文术语,必要时用括号注明。同时,根据系统指令,行内公式用$...$,独立公式用$$...$$,需要正确应用,比如在解释晶体管时提到半导体材料的导电性,可以用公式表示掺杂浓度的影响。 还需要考虑用户可能的后续问题,比如芯片制造过程,或者不同种类芯片的区别,所以在回答中可以适当提及,但不要偏离主题。例如,在讲完工作原理后,可以提到不同应用场景的芯片如何优化,但不要展开太多。 接下来,组织内容结构。首先介绍芯片的基本构成,从半导体材料到晶体管;然后解释晶体管如何组成逻辑门,逻辑门如何形成功能模块,如加法器;再说明指令执行的过程,包括时钟信号的作用;最后,总结芯片工作的核心原理,并提到不同芯片的优化方向。 需要检查是否有遗漏的关键点,比如时钟信号的重要性,存储单元的作用,以及数据如何在芯片内部流动。同时,要确保每个步骤之间的逻辑连贯,避免跳跃,让用户能够一步步理解。 在举例方面,可以用常见的与门、或门作为例子,或者以加法操作为例说明指令执行流程。此外,结合之前的RISC-V和ARM的内容,可以提到不同架构的芯片在指令处理上的差异,但这里可能不需要深入,保持回答的专注。 最后,确保语言口语化,避免生硬的专业术语,必要时进行解释。比如,解释PN结时,可以简化为“通过掺杂不同材料形成”,而不是深入讨论价带和导带。同时,使用比喻帮助理解,比如将晶体管比作开关,电流比作水流。 可能还需要考虑用户的实际应用场景,比如为什么了解芯片工作原理有用,可以提到在编程优化或硬件选择时的帮助,但可能超出当前问题的范围,所以点到为止即可。 总结一下,回答的结构应该是:材料基础→晶体管→逻辑门→功能模块→指令处理→总结。每个部分用简短的段落和小标题,结合示意图和公式,保持清晰易懂。</think>以下是芯片工作原理的逐步解析,从基础材料到功能实现: --- ### 一、半导体材料:芯片的物理基础 1. **硅晶体结构** 芯片核心材料是$Si$(硅),其原子结构为**金刚石晶格**(4个共价键)。 $$ \text{纯硅导电性} \propto e^{-\frac{E_g}{2kT}} \quad (E_g=1.12\ \text{eV}) $$ 通过掺杂$P$(磷)或$B$(硼)形成$N$型/$P$型半导体,实现可控导电。 2. **PN结与晶体管** - **PN结**:$P$型与$N$型结合,形成单向导电特性(二极管基础)。 - **MOSFET**(金属-氧化物半导体场效应晶体管): ![晶体管示意图](https://via.placeholder.com/300x100?text=栅极控制源漏极电流) 通过栅极电压控制源极(Source)与漏极(Drain)间电流,实现电子开关功能。 --- ### 二、逻辑门:芯片的计算单元 1. **基本逻辑门实现** - **非门(NOT)**:1个MOSFET,输入高电平→输出低电平。 - **与非门(NAND)**:2个MOSFET串联,输入全高→输出低。 $$ \text{输出} = \overline{A \cdot B} $$ - **或非门(NOR)**:2个MOSFET并联,任一输入高→输出低。 2. **组合电路示例** 例如**1位全加器**: $$ S = A \oplus B \oplus C_{in}, \quad C_{out} = (A \cdot B) + (C_{in} \cdot (A \oplus B)) $$ 使用XOR和AND门组合实现进位传递。 --- ### 三、从晶体管到处理器:功能集成 1. **存储单元构建** - **SRAM**:6个晶体管组成1位存储(速度快,用于缓存)。 - **DRAM**:1晶体管+1电容(密度高,用于内存),需定期刷新。 $$ Q = C \cdot V \quad (\text{电容电荷决定数据}) $$ 2. **时钟同步机制** - 全局时钟信号(如3 GHz)驱动时序电路: ![时钟周期](https://via.placeholder.com/400x80?text=上升沿触发→计算→下降沿准备) - 流水线设计:将指令分解为取指、解码、执行、访存、写回5级,提升吞吐量。 --- ### 四、指令执行流程(以加法为例) 1. **取指阶段** - 程序计数器(PC)指向内存地址,读取指令`ADD R1, R2, R3`到指令寄存器。 2. **解码与执行** - 控制单元解析操作码,激活ALU(算术逻辑单元)的加法电路。 - ALU输入端连接R2和R3寄存器,输出结果存入R1。 $$ R1 = R2 + R3 $$ 3. **数据路径示意** ```plaintext [内存] → (指令)→ [控制单元] ↓ [寄存器堆] → [ALU] → [寄存器堆] ↑ ↓ [时钟信号] [状态标志更新] ``` --- ### 五、能效与工艺演进 1. **功耗公式** 动态功耗主导(90nm以下工艺): $$ P = \alpha \cdot C \cdot V^2 \cdot f $$ - $\alpha$:晶体管翻转概率 - 现代芯片通过降低电压(如从5V→1V)、3D堆叠(如TSMC SoIC)优化能效。 2. **7nm vs 3nm工艺对比** | 参数 | 7nm | 3nm | |------------|-------------------|-------------------| | 晶体管密度 | 90M/mm² | 250M/mm² | | 功耗 | 降低30% | 再降25% | | 典型产品 | 苹果A13、骁龙865 | 苹果A17、骁龙8 Gen3| --- ### 总结:芯片工作核心原理 1. **物理层**:通过半导体特性实现可控电流开关 2. **逻辑层**:晶体管组合成门电路→构建计算/存储单元 3. **系统层**:时钟同步协调多模块,按指令流处理数据 4. **应用方向**:CPU侧重复杂逻辑调度,GPU强化并行计算,AI芯片优化矩阵运算 芯片如同微型城市:晶体管是建筑,电路是道路,时钟是交通信号,数据流是车辆,共同协作完成信息处理任务。
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