Linux下NAND Flash驱动开发指南

"这份文档详细介绍了如何在Linux环境下编写针对NAND Flash的驱动程序，涵盖了必要的硬件特性和SLC、MLC的存储机制。作者为crifan，创作日期为2009年7月21日。" 在编写Linux下的NAND Flash驱动之前，首先需要了解NAND Flash的基本原理和硬件特性。NAND Flash是一种非易失性存储设备，与易失性的内存设备（如SDRAM、DDR等）不同，即使断电，它也能保持数据不丢失。它的内部存储基于MOSFET结构，利用浮动门（Floating Gate）来存储电荷，从而保存数据。 SLC（Single Level Cell）和MLC（Multi-Level Cell）是NAND Flash的两种主要类型，它们的区别在于每个存储单元可以存储的数据位数。SLC每个单元仅存储1位数据，用不同的电荷量代表0或1。当存储单元的电荷量超过阈值Vth时，表示数据为1，反之为0。写入1的过程是通过增加电荷，而写入0则是减少电荷。 MLC则更复杂，每个单元能存储多位数据，这通过在不同电压级别上区分更多的状态实现。因此，MLC提供了更高的存储密度，但读写操作也更为复杂，对驱动程序的设计提出了更高要求。 编写Linux下的NAND Flash驱动，开发者需要熟悉以下几点： 1. **硬件接口**：理解NAND Flash的I/O接口，包括地址线、数据线和控制线，以及它们如何与控制器交互。 2. **命令协议**：了解NAND Flash的命令和地址序列，以及如何执行读、写、擦除等操作。 3. **ECC**：由于NAND Flash的错误率较高，驱动需要集成错误校验和纠正代码（ECC）来确保数据完整性。 4. **坏块管理**：NAND Flash存在坏块，驱动必须能够检测并标记坏块，避免在这些区域进行读写操作。 5. **页和块的概念**：NAND Flash以页为单位读取，以块为单位擦除，这些特性需要在驱动中得到体现。 6. **映射管理**：驱动需要提供逻辑地址到物理地址的映射，因为用户空间通常不直接与物理地址交互。 7. **内存控制器**：与硬件控制器的交互，包括设置适当的时序参数和配置选项。 8. **中断处理**：理解和处理NAND Flash操作完成的中断信号。 9. **并发访问**：在多任务环境中，驱动需要确保对NAND Flash的并发访问是安全的。 10. **性能优化**：考虑缓冲、预读取和写合并等策略以提高系统性能。 在实际编写过程中，开发者通常会基于Linux内核提供的NAND框架来构建驱动，利用内核提供的通用功能和接口，简化驱动开发。同时，需要遵循Linux内核的编码风格和驱动模型，以便于代码审查和整合到主干内核中。 编写Linux下的NAND Flash驱动是一项涉及硬件理解、协议实现和内核交互的复杂任务，需要扎实的底层系统知识和实践经验。