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08-SylixOS&Driver&FS-Continue-Part1.md

File metadata and controls

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2021-03-08 ~ 2021-03-15 SylixOS&Driver&FS-Continue

本周由于挑战杯事情耽搁了，不一定能够按时完成。

  1. 主要研究如何访问mini2440上的Norflash；
  2. 设计一个文件系统；

参考文献：

  1. 裸机操作S3C2440 NorFlash
  2. mini2440 NorFlash芯片手册
  3. S3C2440 NorFlash裸机编程

利用U-boot访问Norflash

  1. 利用和07-SylixOS&Driver&FS-Part1.md相同的方法——利用Jlink向NorFlash烧录U-boot；

  2. 进入Shell；

  3. 输入下述序列，即可查看NorFlash的CFI信息：

    mw.w aa 98			# 进入CFI模式，在aa处写入0x98
md.w 20 3			# 查看Q.R.Y Magic，读出0x20、0x22、0x24三个字
md.w 4e 1			# 查看大小：2^21 次方，从0x4e处读出一个字
mw.w 00 f0			# 退出CFI模式，向00处写入f0

    image-20210311230459261

利用NorFlash启动SylixOS

感谢蒋老师的回复：

Q：

蒋老师，你好，咱们SylixOs是烧录到mini2440的nandflash上，但是从nand flash启动没办法看到norflash，如果直接把系统烧到norflash上又太大装不了，那还该如何访问norflash呢？

A：

有一种方法，我不知道可不可行，就是你用nand起来，nand的前4k不是负责搬运镜像么。你把nand的前4k拷贝出来烧录到nor的前4k里面，然后从nor启动是不是就可以搬运了。

Q：

那直接用u-boot呢？

A：

那也可以，用uboot也就是占用一部分空间。然后你映射文件系统时跳过这段地址；

很简单，只需要修改bootcmd即可：

//设置启动环境变量：从nand的0x60000处读取0x4ce000字节，写入ram的0x30000000处，然后CPU跳转至0x30000000运行；
setenv bootcmd "nand read 0x30000000 0x60000 0x4ce000; go 0x30000000"
//保存环境变量
saveenv

原理很简单，因为上述命令可以在RAM中成功执行，而NorFlash正是RAM-Like器件，因此毫无疑问，它也能执行上述指令。

在SylixOS中访问mini2440的NorFlash

感谢陈老师的回复：

Q：

流程是这样的

  1. 在nor上烧录uboot

  2. 修改nor上的uboot的bootcmd, 也就是用老师你之前的方法

  3. bootcmd将位于nand的SylixOS加载到30000000处

  4. 通过上面链接的代码，想要查看norflash的cfi，但是提示写错误

A：

在SylixOS中，访问的地址是虚拟地址，需要做映射。API_VmmIoRemap用这个接口

关键在于通过API_VmmIoRemap将地址0到2MB的地址映射到某个虚拟地址上：

VOID nor_show_cfi(){
    NOR_FLASH_BASE = (UINT32)API_VmmIoRemap2(0, 2 * 1024 * 1024);
    printf("### Show CFI\n");
    ...
}

结果如图所示：

image-20210312151304969

NorFlash驱动设计

一个很棘手的问题

这里有一个疑问，我们在Uboot中利用如下指令序列向内存中写的时候，按道理来说地址mw.w 00 f0是U-boot的起始地址，然而断电后再次启动时，U-boot仍能正常工作，这是为什么呢？

mw.w aa 98			# 进入CFI模式
md.w 20 3			# 查看Q.R.Y Magic
md.w 4e 1			# 查看大小：2^21 次方
mw.w 00 f0			# 退出CFI模式

事实上，我们向NorFlash的写入操作当且仅当我们输入指令解锁序列解锁后才能执行写操作，而在这之前，NorFlash均可以被看成一个纯净的Ram来使用。

mini2440 NorFlash手册探索

通过查阅mini2440手册可以发现，我们是Am29LV160DB NorFlash；

image-20210312163601714

另外，这里再P24的地方是芯片指令说明，根据指令集，我们可以很容易知道mini2440的读写、擦除时序。根据这个时序，再加上参考S3C2440 NorFlash裸机编程代码，就可以开始着手在SylixOS中进行NorFlash驱动开发了。

image-20210312165016203

Am29LV160DB NorFlash驱动

本驱动集成了Fake NorFlash以及真实的NorFlash，可以用于在Real-Simulator上模拟以及在Am29LV160DB NorFlash上运行。

使用方法

初始化

首先将nor文件夹放入xxBSP/SylixOS/driver/mtd/目录下（推荐放进mtd目录）。在bspInit.c中导入nor文件夹下的nor.h，然后利用ctrl + F在xxBSP/SylixOS/bsp/bspInit.c文件下找到nand_init()函数。接下来将介绍两种Am29LV160DB NorFlash驱动的两种启动方式。

以Fake方式启动

  1. 在createDevEx('\n')下写上nor_init(INIT_FAKE_NOR)和scan_nor()；

  2. 编译BSP工程，即可以Fake NorFlash的方式启动Am29LV160DB NorFlash驱动；

  3. 启动后结果如下：

    image-20210320140034549

以True方式启动
  1. 在createDevEx('\n')下写上nor_init(INIT_TRUE_NOR)和scan_nor()；
  2. 编译BSP工程，即可以真实Am29LV160DB NorFlash驱动的方式启动驱动；
  3. 启动后结果如下：

API

Am29LV160DB NorFlash驱动nor.c的API访问方式有两种，一是通过命令行，二是通过nor.h的函数头进行代码访问。

通过命令行访问

无论是FAKE模式还是TRUE模式，nor.c的命令前缀均为fls，键入fls -h即可获取所有命令：

image-20210320150057189

  • 概貌（summary）：fls [-s|-S]、fls；
  • 写（write）：fls [-w|-W] offset content size、fls [-w|-W] offset -o [o|Overwrite]、fls [-w|-W] offset -o [k|keep]；
  • 读（read）：fls [-r|-R] offset size；
  • 擦除（erase）：fls [-e|-E] offset、fls [-e|-E] offset -o [r|region]、fls [-e|-E] offset -o [s|sect|sector]、fls [-e|-E] offset -o [c|chip]
  • 重置（reset）fls -reset
  • 测试（test）fls [-t|-T]

其中，[xx|yy]代表既可以是xx也可以是yy。

通过代码访问

可供使用的API包括一些有用的宏定义或内联函数以及一些与nor flash读写操作相关的方法：

内联函数或宏定义：

  • GET_SECTOR_NO（offset）：根据offset获取其所属sector号；
  • GET_SECTOR_OFFSET（sector_no）：根据sector号获取该sector的起始地址的offset；
  • GET_SECTOR_SIZE（sector_no）：根据sector号获取该sector的大小，单位为KB；
  • GET_SECTOR_REGION（sector_no）：根据sector号获取该sector所属的region号，**注意，**在Am29LV160DB中，不再有Block定义，内存划分大小为：CHIP > REGION > SECTOR；
  • IS_SECTOR_DIRTY（sector_no）：根据sector号判断该sector是否已被写脏，即判断该sector是否为非全1；
  • NOR_FLASH_START_OFFSET：获取NorFlash可写的起始地址，这之前的地址用于存放UBOOT文件；

可用方法：

  • VOID nor_init(ENUM_NOR_INIT_FLAG nor_init_flag)：image-20210524172313314；

    用例：

    #ifdef FAKE_NOR
nor_init(INIT_FAKE_NOR);
#else
nor_init(INIT_TRUE_NOR);
#endif

  • VOID scan_nor(VOID)：模拟扫描nor flash；

    用例：

    scan_nor();

  • **UINT8 erase_nor(UINT offset, ERASE_OPTIONS ops)：擦除offset处的内容，有三种选项：

    • ERASE_SECTOR：计算offset处所在的sector，擦除该sector；
    • ERASE_REGION：计算offset处所在的region，擦除该region（在Am29LV160DB 中，共有4个region，每个region的组成不尽相同，可通过查阅其手册了解具体分布方式）；
    • ERASE_CHIP：擦除整个nor flash，此时offset参数无效；

    用例：

    UINT offset = NOR_FLASH_START_OFFSET;
/* 擦除Sector */
erase_nor(offset, ERASE_SECTOR);
/* 擦除REGION */
erase_nor(offset, ERASE_REGION);
/* 擦除Chip */
erase_nor(offset, ERASE_CHIP);

  • UINT8 write_nor(UINT offset, PCHAR content, UINT size_bytes, ENUM_WRITE_OPTIONS ops)：向offset处写入大小为size_bytes的content，有两种方式：

    • WRITE_KEEP：保留原来Sector中已有的内容；
    • WRITE_OVERWRITE：覆盖原来Sector中已有的内容；

    用例：

    PCHAR conetnt = "hello power nor, and you know deadpool loves his star!";
UINT offset = NOR_FLASH_START_OFFSET;
/* 以WRITE_OVERWRITE方式写入content */
write_nor(offset, content, lib_strlen(content), WRITE_OVERWRITE);

PCHAR conetnt = "hello power nor, and you know deadpool loves his star!";
UINT offset = NOR_FLASH_START_OFFSET + 1;
/* 以WRITE_KEEP方式写入content */
write_nor(offset, content, lib_strlen(content), WRITE_KEEP);
/* 
	此时NOR_FLASH_START_OFFSET处的内容应该是：
	"hhello power nor, and you know deadpool loves his star!";
*/

PCHAR conetnt = "hello power nor, and you know deadpool loves his star!";
UINT offset = NOR_FLASH_START_OFFSET;
/* 以WRITE_OVERWRITE方式再次写入content */
write_nor(offset, content, lib_strlen(content), WRITE_OVERWRITE);
/* 
	此时NOR_FLASH_START_OFFSET处的内容应该是：
	"hello power nor, and you know deadpool loves his starr!";
*/

  • UINT8 read_nor(UINT offset, PCHAR content, UINT size_bytes)：读取offset处的size_bytes的内容至content

    用例：

    UINT offset = NOR_FLASH_START_OFFSET;
PCHAR content = (PCHAR)lib_malloc(6);
read_nor(NOR_FLASH_START_OFFSET, content, 5);
*(content + 5) = '\0';
printf("%s", content);

注意事项

  1. 写入、擦除起始地址应该通过宏NOR_FLASH_START_OFFSET获得；

  2. 在使用ERASE_CHIP或ERASE_REGION的时候，会跳过NOR_FLASH_START_OFFSET之前的sector，并显示no permission，结果如下：

    image-20210320152451473