2. 軟體方面
如果想要在Linux下編寫Nand Flash驅動，那麼就先要搞清楚Linux下，關于此部分的整個架構。弄明白，系統是如何管理你的nand flash的，以及，系統都幫你做了那些準備工作，而剩下的，驅動底層實作部分，你要去實作哪些功能，才能使得硬體正常工作起來。
【記憶體技術裝置，MTD（Memory Technology Device）】
MTD，是Linux的儲存設備中的一個子系統。其設計此系統的目的是，對于記憶體類的裝置，提供一個抽象層，一個接口，使得對于硬體驅動設計者來說，可以盡量少的去關心存儲格式，比如FTL，FFS2等，而隻需要去提供最簡單的底層硬體裝置的讀/寫/擦除函數就可以了。而對于資料對于上層使用者來說是如何表示的，硬體驅動設計者可以不關心，而MTD儲存設備子系統都幫你做好了。
對于MTD字系統的好處，簡單解釋就是，他幫助你實作了，很多對于以前或者其他系統來說，本來也是你驅動設計者要去實作的很多功能。換句話說，有了MTD，使得你設計Nand Flash的驅動，所要做的事情，要少很多很多，因為大部分工作，都由MTD幫你做好了。
當然，這個好處的一個“副作用”就是，使得我們不了解的人去了解整個Linux驅動架構，以及MTD，變得更加複雜。但是，總的說，覺得是利遠遠大于弊，否則，就不僅需要你了解，而且還是做更多的工作，實作更多的功能了。
此外，還有一個重要的原因，那就是，前面提到的nand flash和普通硬碟等裝置的特殊性：
有限的通過出複用來實作輸入輸出指令和位址/資料等的IO接口，最小機關是頁而不是常見的bit，寫前需擦除等，導緻了這類裝置，不能像平常對待硬碟等操作一樣去操作，隻能采取一些特殊方法，這就誕生了MTD裝置的統一抽象層。
MTD，将nand flash，nor flash和其他類型的flash等裝置，統一抽象成MTD裝置來管理，根據這些裝置的特點，上層實作了常見的操作函數封裝，底層具體的内部實作，就需要驅動設計者自己來實作了。具體的内部硬體裝置的讀/寫/擦除函數，那就是你必須實作的了。
HARD drives
MTD device
連續的扇區
連續的可擦除塊
扇區都很小(512B,1024B)
可擦除塊比較大 (32KB,128KB)
主要通過兩個操作對其維護操作：讀扇區，寫扇區
主要通過三個操作對其維護操作：從擦除塊中讀，寫入擦除塊，擦寫可擦除塊
壞快被重新映射，并且被硬體隐藏起來了（至少是在如今常見的LBA硬碟裝置中是如此）
壞的可擦除塊沒有被隐藏，軟體中要處理對應的壞塊問題。
HDD扇區沒有擦寫壽命超出的問題。
可擦除塊是有擦除次數限制的，大概是104-105次.
表4.MTD裝置和硬碟裝置之間的差別
多說一句，關于MTD更多的内容，感興趣的，去附錄中的MTD的首頁去看。
關于mtd裝置驅動，感興趣的可以去參考
<a href="http://www.cnitblog.com/luofuchong/archive/2007/08/31/32682.html" target="_blank">MTD原始裝置與FLASH硬體驅動的對話</a>
<a href="http://www.cnitblog.com/luofuchong/archive/2007/09/04/32939.html" target="_blank">MTD原始裝置與FLASH硬體驅動的對話-續</a>
那裡，算是比較詳細地介紹了整個流程，友善大家了解整個mtd架構和nand flash驅動。
【Nand flash驅動工作原理】
在介紹具體如何寫Nand Flash驅動之前，我們先要了解，大概的，整個系統，和Nand Flash相關的部分的驅動工作流程，這樣，對于後面的驅動實作，才能更加清楚機制，才更容易實作，否則就是，即使寫完了代碼，也還是沒搞懂系統是如何工作的了。
讓我們以最常見的，Linux核心中已經有的三星的Nand Flash驅動，來解釋Nand Flash驅動具體流程和原理。
此處是參考2.6.29版本的Linux源碼中的\drivers\mtd\nand\s3c2410.c，以2410為例。
1. 在nand flash驅動加載後，第一步，就是去調用對應的init函數，s3c2410_nand_init,去将在nand flash驅動注冊到Linux驅動架構中。
2. 驅動本身，真正開始，是從probe函數，s3c2410_nand_probe->s3c24xx_nand_probe,
在probe過程中，去用clk_enable打開nand flash控制器的clock時鐘，用request_mem_region去申請驅動所需要的一些記憶體等相關資源。然後，在s3c2410_nand_inithw中，去初始化硬體相關的部分，主要是關于時鐘頻率的計算，以及啟用nand flash控制器，使得硬體初始化好了，後面才能正常工作。
3. 需要多解釋一下的，是這部分代碼：
for (setno = 0; setno < nr_sets; setno++, nmtd++) {
pr_debug("initialising set %d (%p, info %p)\n", setno, nmtd, info);
/* 調用init chip去挂載你的nand 驅動的底層函數到nand flash的結構體中，以及設定對應的ecc mode，挂載ecc相關的函數 */
s3c2410_nand_init_chip(info, nmtd, sets);
/* scan_ident，掃描nand 裝置，設定nand flash的預設函數，獲得實體裝置的具體型号以及對應各個特性參數，這部分算出來的一些值，對于nand flash來說，是最主要的參數，比如nand falsh的晶片的大小，塊大小，頁大小等。 */
nmtd->scan_res = nand_scan_ident(&nmtd->mtd,
(sets) ? sets->nr_chips : 1);
if (nmtd->scan_res == 0) {
s3c2410_nand_update_chip(info, nmtd);
/* scan tail，從名字就可以看出來，是掃描的後一階段，此時，經過前面的scan_ident，我們已經獲得對應nand flash的硬體的各個參數，然後就可以在scan tail中，根據這些參數，去設定其他一些重要參數，尤其是ecc的layout，即ecc是如何在oob中擺放的，最後，再去進行一些初始化操作，主要是根據你的驅動，如果沒有實作一些函數的話，那麼就用系統預設的。 */
nand_scan_tail(&nmtd->mtd);
/* add partion，根據你的nand flash的分區設定，去分區 */
s3c2410_nand_add_partition(info, nmtd, sets);
}
if (sets != NULL)
sets++;
}
4. 等所有的參數都計算好了，函數都挂載完畢，系統就可以正常工作了。
上層通路你的nand falsh中的資料的時候，通過MTD層，一層層調用，最後調用到你所實作的那些底層通路硬體資料/緩存的函數中。
【Linux下nand flash驅動編寫步驟簡介】
關于上面提到的，在nand_scan_tail的時候，系統會根據你的驅動，如果沒有實作一些函數的話，那麼就用系統預設的。如果實作了自己的函數，就用你的。
估計很多人就會問了，那麼到底我要實作哪些函數呢，而又有哪些是可以不實作，用系統預設的就可以了呢。
此問題的，就是我們下面要介紹的，也就是，你要實作的，你的驅動最少要做哪些工作，才能使整個nand flash工作起來。
1. 對于驅動架構部分
其實，要了解，關于驅動架構部分，你所要做的事情的話，隻要看看三星的整個nand flash驅動中的這個結構體，就差不多了：
static struct platform_driver s3c2410_nand_driver = {
.probe = s3c2410_nand_probe,
.remove = s3c2410_nand_remove,
.suspend = s3c24xx_nand_suspend,
.resume = s3c24xx_nand_resume,
.driver = {
.name = "s3c2410-nand",
.owner = THIS_MODULE,
},
};
對于上面這個結構體，沒多少要解釋的。從名字，就能看出來：
（1）probe就是系統“探測”，就是前面解釋的整個過程，這個過程中的多數步驟，都是和你自己的nand flash相關的，尤其是那些硬體初始化部分，是你必須要自己實作的。
（2）remove，就是和probe對應的，“反初始化”相關的動作。主要是釋放系統相關資源和關閉硬體的時鐘等常見操作了。
(3)suspend和resume，對于很多沒用到電源管理的情況下，至少對于我們剛開始寫基本的驅動的時候，可以不用關心，放個空函數即可。
2. 對于nand flash底層操作實作部分
而對于底層硬體操作的有些函數，總體上說，都可以在上面提到的s3c2410_nand_init_chip中找到：
static void s3c2410_nand_init_chip(struct s3c2410_nand_info *info,
struct s3c2410_nand_mtd *nmtd,
struct s3c2410_nand_set *set)
{
struct nand_chip *chip = &nmtd->chip;
void __iomem *regs = info->regs;
chip->write_buf = s3c2410_nand_write_buf;
chip->read_buf = s3c2410_nand_read_buf;
chip->select_chip = s3c2410_nand_select_chip;
chip->chip_delay = 50;
chip->priv = nmtd;
chip->options = 0;
chip->controller = &info->controller;
switch (info->cpu_type) {
case TYPE_S3C2410:
/* nand flash控制器中，一般都有對應的資料寄存器，用于給你往裡面寫資料，表示将要讀取或寫入多少個位元組(byte,u8)/字(word,u32) ，是以，此處，你要給出位址，以便後面的操作所使用 */
chip->IO_ADDR_W = regs + S3C2410_NFDATA;
info->sel_reg = regs + S3C2410_NFCONF;
info->sel_bit = S3C2410_NFCONF_nFCE;
chip->cmd_ctrl = s3c2410_nand_hwcontrol;
chip->dev_ready = s3c2410_nand_devready;
break;
。。。。。。
}
chip->IO_ADDR_R = chip->IO_ADDR_W;
nmtd->info = info;
nmtd->mtd.priv = chip;
nmtd->mtd.owner = THIS_MODULE;
nmtd->set = set;
if (hardware_ecc) {
chip->ecc.calculate = s3c2410_nand_calculate_ecc;
chip->ecc.correct = s3c2410_nand_correct_data;
/* 此處，多數情況下，你所用的Nand Flash的控制器，都是支援硬體ECC的，是以，此處設定硬體ECC(HW_ECC) ，也是充分利用硬體的特性，而如果此處不用硬體去做的ECC的話，那麼下面也會去設定成NAND_ECC_SOFT，系統會用預設的軟體去做ECC校驗，相比之下，比硬體ECC的效率就低很多，而你的nand flash的讀寫，也會相應地要慢不少*/
chip->ecc.mode = NAND_ECC_HW;
switch (info->cpu_type) {
case TYPE_S3C2410:
chip->ecc.hwctl = s3c2410_nand_enable_hwecc;
chip->ecc.calculate = s3c2410_nand_calculate_ecc;
break;
。。。。。
} else {
chip->ecc.mode = NAND_ECC_SOFT;
if (set->ecc_layout != NULL)
chip->ecc.layout = set->ecc_layout;
if (set->disable_ecc)
chip->ecc.mode = NAND_ECC_NONE;
}
而我們要實作的底層函數，也就是上面藍色标出來的一些函數而已：
（1）s3c2410_nand_write_buf 和 s3c2410_nand_read_buf：這是兩個最基本的操作函數，其功能，就是往你的nand flash的控制器中的FIFO讀寫資料。一般情況下，是MTD上層的操作，比如要讀取一頁的資料，那麼在發送完相關的讀指令和等待時間之後，就會調用到你底層的read_buf，去nand Flash的FIFO中，一點點把我們要的資料，讀取出來，放到我們制定的記憶體的緩存中去。寫操作也是類似，将我們記憶體中的資料，寫到Nand Flash的FIFO中去。具體的資料流向，參考上面的圖4。
（2）s3c2410_nand_select_chip ： 實作Nand Flash的片選。
（3）s3c2410_nand_hwcontrol：給底層發送指令或位址，或者設定具體操作的模式，都是通過此函數。
（4）s3c2410_nand_devready：Nand Flash的一些操作，比如讀一頁資料，寫入（程式設計）一頁資料，擦除一個塊，都是需要一定時間的，在命發送完成後，就是硬體開始忙着工作的時候了，而硬體什麼時候完成這些操作，什麼時候不忙了，變就緒了，就是通過這個函數去檢查狀态的。一般具體實作都是去讀硬體的一個狀态寄存器，其中某一位是否是1，對應着是出于“就緒/不忙”還是“忙”的狀态。這個寄存器，也就是我們前面分析時序圖中的R/B#。
（5）s3c2410_nand_enable_hwecc： 在硬體支援的前提下，前面設定了硬體ECC的話，要實作這個函數，用于每次在讀寫操作前，通過設定對應的硬體寄存器的某些位，使得啟用硬體ECC，這樣在讀寫操作完成後，就可以去讀取硬體校驗産生出來的ECC數值了。
（6）s3c2410_nand_calculate_ecc：如果是上面提到的硬體ECC的話，就不用我們用軟體去實作校驗算法了，而是直接去讀取硬體産生的ECC數值就可以了。
（7）s3c2410_nand_correct_data：當實際操作過程中，讀取出來的資料所對應的硬體或軟體計算出來的ECC，和從oob中讀出來的ECC不一樣的時候，就是說明資料有誤了，就需要調用此函數去糾正錯誤。對于現在SLC常見的ECC算法來說，可以發現2位，糾正1位。如果錯誤大于1位，那麼就無法糾正回來了。一般情況下，出錯超過1位的，好像幾率不大。至少我看到的不是很大。更複雜的情況和更加注重資料安全的情況下，一般是需要另外實作更高效和檢錯和糾錯能力更強的ECC算法的。
當然，除了這些你必須實作的函數之外，在你更加熟悉整個架構之後，你可以根據你自己的nand flash的特點，去實作其他一些原先用系統預設但是效率不高的函數，而用自己的更高效率的函數替代他們，以提升你的nand flash的整體性能和效率。
【引用文章】
<a href="http://hi.baidu.com/serial_story/blog/item/3f1635d1dc041cd7562c84a1.html" target="_blank">http://hi.baidu.com/serial_story/blog/item/3f1635d1dc041cd7562c84a1.html</a>
2. Samsung的型号為K9G8G08U0M的Nand Flash的資料手冊
要下載下傳資料手冊，可以去這裡介紹的網站下載下傳：
samsung 4K pagesize SLC Nand Flash K9F8G08U0M datasheet + 推薦一個datasheet搜尋的網站
<a href="http://hi.baidu.com/serial_story/blog/item/7f25a03def1de309bba167c8.html" target="_blank">http://hi.baidu.com/serial_story/blog/item/7f25a03def1de309bba167c8.html</a>
<a href="http://hi.baidu.com/serial_story/blog/item/f06db3546eced11a3b29356c.html" target="_blank">http://hi.baidu.com/serial_story/blog/item/f06db3546eced11a3b29356c.html</a>
4. Memory Technology Device (MTD) Subsystem for Linux.
<a href="http://www.linux-mtd.infradead.org/index.html" target="_blank">http://www.linux-mtd.infradead.org/index.html</a>
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