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配置 xxx_spinand_table

27 Nov 2024
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xxx_spinand_table 数据结构为第二级索引，描述厂商的系列器件信息，是 SPI NAND 驱动的核心，描述了下列参数信息：
static const struct spinand_info foresee_spinand_table[] = {
    SPINAND_INFO("F35SQA002G",
        SPINAND_ID(SPINAND_READID_METHOD_OPCODE_DUMMY, 0x72),
        NAND_MEMORG(1, 2048, 64, 64, 2048, 40, 1, 1, 1),
        NAND_ECCREQ(1, 528),
        SPINAND_INFO_OP_VARIANTS(&read_cache_variants,
                    &write_cache_variants,
                    &update_cache_variants),
        SPINAND_HAS_QE_BIT,
        SPINAND_ECCINFO(&f35sqa_ooblayout,
                    f35sqa_ecc_get_status)),
};

配置 NAND_MEMORG

芯片存储结构 memorg 通过 NAND_MEMORG 结构描述。一般情况下，器件数据手册会在开头描述 memorg 信息。NAND_MEMORG 的参数示例描述如下：
#define NAND_MEMORG(bpc, ps, os, ppe, epl, mbb, ppl, lpt, nt)
    {
            .bits_per_cell = (bpc),         // Cell 是 NAND 的最小单元，一般只能存储 1bit，少有其他值得
            .pagesize = (ps),               // 页大小，大部分的器件的页通过（N + Mbytes）的方式描述，N 为页大小，M 为 oob
            .oobsize = (os),                //界外大小，一般用于存放 ECC 校验数据或其它数据，和 pagesize  共同描述
            .pages_per_eraseblock = (ppe),  // 一个擦除块有多少个页
            .eraseblocks_per_lun = (epl),   //  一个 lun（die）有多少个擦除块,1Gb/(64 x 2048 x 8) = 1024
            .max_bad_eraseblocks_per_lun = (mbb), //器件出厂的最大坏块数，一般在数据手册中通过 bad blocks 查找到
            .planes_per_lun = (ppl),        //一般设置为 1，单 die
            .luns_per_target = (lpt),       //一般设置为 1
            .ntargets = (nt),               //一般设置为 1
    }

配置 FM25S01A 中的 NAND_MEMORG

对于 FM25S01A，按照下列描述配置参数 NAND_MEMORG (1, 2048, 64, 64, 1024, 20, 1, 1, 1)

  • single cell， 则 bpc 设置为 1

  • Page size： 2048 + 64 bytes， 则 pagesize = 2048， oobsize = 64

  • Block size： 64 pages， 则 pages_per_eraseblock = 64

  • eraseblocks_per_lun 通过计算所得，该器件容量为 1Gb，一个 block 的容量为 （64 pages x 2048 bytes）= 128KB，则 1Gb / 128KB = 1024, 注意 bit 和 byte 的单位

  • max_bad_eraseblocks_per_lun：0014h (16 进制) = 20（十进制）

  • ppl，lpt，nt 描述的是该器件中有几个单元，大部分为 1，lun 对应器件上的 die，即有几个晶圆


FM25S01A-1

图 1. FM25S01A 数据手册描述示例

配置 F35SQA002G 中的 NAND_MEMORG

对于 F35SQA002G，按照下列描述配置参数 NAND_MEMORG(1, 2048, 64, 64, 2048, 40, 1, 1, 1)

  • cell 未明确， bpc 设置为 1

  • Page size： 2k + 64 bytes， 则 pagesize = 2048， oobsize = 64

  • Block size： 64 pages， 则 pages_per_eraseblock = 64

  • eraseblocks_per_lun 通过计算所得，该器件容量为 2Gb（256MB），一个 block 的容量为 （64 pages x 2048 bytes）= 128KB，则 256M / 128KB = 2048

  • max_bad_eraseblocks_per_lun：0028h (16 进制) = 40 （十进制）

  • ppl，lpt，nt 描述的是该器件中有几个单元，大部分为 1，lun 对应器件上的 die，即有几个晶圆


F35SQA-1

图 2. F35SQA002G 数据手册描述示例

NAND_ECCREQ

Error Correcting Code (ECC)，可以在数据手册中搜索 ECC 字样获得， 如 F35SQA002G 数据手册描述示例所示。 NAND_ECCREQ 参数用来描述每个 stp byte 包含多少位的内部 ECC：

  • 对于 FM25S01A：NAND_ECCREQ(1, 512)

  • 对于 F35SQA002G：NAND_ECCREQ(1, 528)

#define NAND_ECCREQ(str, stp) { .strength = (str), .step_size = (stp) }

SPINAND_INFO_OP_VARIANTS

在配置 SPI NAND 设备时，SPINAND_INFO_OP_VARIANTS 结构用于定义不同总线宽度下的缓存操作接口，包括读取缓存、写入缓存和更新缓存的操作：
#define SPINAND_INFO_OP_VARIANTS(__read, __write, __update)         \
{                                                               \
        .read_cache = __read,                                   \
        .write_cache = __write,                                 \
        .update_cache = __update,                               \
}
以下是如何根据数据手册设置缓存操作的详细步骤：
  • read_cache_variants

    根据数据手册中的命令列表，为不同的总线宽度配置读取缓存操作。可以在数据手册中搜索 commands 或者 command set 获得 command 列表进行设置。例如：

            SPINAND_PAGE_READ_FROM_CACHE_QUADIO_OP(0, 1, NULL, 0),   //command id：0xeb
        SPINAND_PAGE_READ_FROM_CACHE_X4_OP(0, 1, NULL, 0),      //command id：0x6b
        SPINAND_PAGE_READ_FROM_CACHE_DUALIO_OP(0, 1, NULL, 0),  //command id：0xbb
        SPINAND_PAGE_READ_FROM_CACHE_X2_OP(0, 1, NULL, 0),      //command id：0x3b
        SPINAND_PAGE_READ_FROM_CACHE_OP(true, 0, 1, NULL, 0),   //command id：0x0b
        SPINAND_PAGE_READ_FROM_CACHE_OP(false, 0, 1, NULL, 0)); //command id：0x03
    • SPINAND_PAGE_READ_FROM_CACHE_QUADIO_OP(0, 1, NULL, 0)
      • (0, 1, NULL, 0) 分别表示地址、dummy 的 bite 长度、读取数据的 buf 以及读取数据的长度参数。详细配置值解析如下：
        • 0：后续赋值，以此设为规定值 0。
        • 1：大部分为 1，少数部分为 2，可在数据手册中查找获得。

          如果器件对 0xeb 的 dummy 没有明确标识，则设置为 1。

        • NULL：续赋值，此处固定为 NULL。
        • 0：后续赋值，所以设置为固定值 0。
      • 在 (0, 1, NULL, 0) 代表的四个参数中，仅需从数据手册中去获取 dummy 的长度即可，其他均赋固定值。
      • 如果器件支持的命令较少，需要去掉部分不支持的操作。可根据 variants 的 command id 来判断，如```F35SQA002G```不支持 0xeb 和 0xbb 命令。
    • SPINAND_PAGE_READ_FROM_CACHE_OP

      • 设置两次，分别设为 normal read 0x3 和 fast read 0xb

      • 第一个参数为 fast read 标志，对于支持 0x0b 和 0x03 两个命令的器件，此二者必须成对存在，并且参数一致


      FM25S01A-com2


      F35SQA-com2

  • write_cache_variants

    所有器件的写缓存操作设置都一致，不需要根据数据手册更改：

    static SPINAND_OP_VARIANTS(update_cache_variants,
            SPINAND_PROG_LOAD_X4(false, 0, NULL, 0),
            SPINAND_PROG_LOAD(false, 0, NULL, 0));
  • update_cache_variants

    所有器件的更新缓存操作设置都一致，不需要根据数据手册更改：

    static SPINAND_OP_VARIANTS(update_cache_variants,
            SPINAND_PROG_LOAD_X4(false, 0, NULL, 0),
            SPINAND_PROG_LOAD(false, 0, NULL, 0));

SPINAND_ECCINFO

SPI NAND 的坏块管理分为两部分：器件内部硬件逻辑进行的管理，和器件对外提供给用户手工操作的管理逻辑。

ECCINFO 即表示对外暴露给用户进行手工操作的区域。即便不设置 ECCINFO 信息，坏块管理依然处于工作状态。器件自身的坏块管理更高效，因此一般占 ECC 容量的大部分。现在大部分器件都不再提供用户操作接口，因为使用门槛比较高。

以下是 ECCINFO 的配置示例：

  • Toshiba 的 TC58CYG0S3HRAIJ 的 ECC 为 64Byte：


    toshiba-ecc

    1. 使用定义宏 SPINAND_ECCINFO 定义 ECCINFO 结构体，其中包含两个函数指针：ooblayout 和 get_status：
      #define SPINAND_ECCINFO(__ooblayout, __get_status)
    .eccinfo = {
        .ooblayout = __ooblayout,   //ooblayot 操作函数集合
        .get_status = __get_status, //获取 ECC 状态
    }
    2. 配置 toshiba_spi_nand 的 ECCINFO，示例如下：
      static int tx58cxgxsxraix_ooblayout_ecc(struct mtd_info *mtd, int section,
                                    struct mtd_oob_region *region)
{
        if (section > 0)
                return -ERANGE;

        region->offset = mtd->oobsize / 2;  //ECC 总长度为 128Byte，64B 为对外
        region->length = mtd->oobsize / 2;  //长度也为 64

        return 0;
}

  • FM25S01A 和 F35SQA002G 两款器件都没有提供外部使用接口：


    FM25S01A-ecc


    F35SQA-ecc