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nand flash坏块管理OOB,BBT,ECC

发布时间：2020-12-15 18:07:58 所属栏目：百科 来源：网络整理
导读：0.NAND的操作管理方式 ????? NAND FLASH的管理方式：以三星FLASH为例，一片Nand flash为一个设备(device)，1 (Device) = xxxx (Blocks)，1 (Block) = xxxx (Pages)，1(Page)?=528 (Bytes) = 数据块大小(512Bytes) + OOB 块大小(16Bytes，除OOB第六字节外，通

0.NAND的操作管理方式

?????NAND FLASH的管理方式：以三星FLASH为例，一片Nand flash为一个设备(device)，1 (Device) = xxxx (Blocks)，1 (Block) = xxxx (Pages)，1(Page)?=528 (Bytes) = 数据块大小(512Bytes) + OOB 块大小(16Bytes，除OOB第六字节外，通常至少把OOB的前3个字节存放Nand Flash硬件ECC码)。

????? 关于OOB区，是每个Page都有的。Page大小是512字节的NAND每页分配16字节的OOB；如果NAND物理上是2K的Page，则每个Page分配64字节的OOB。如下图：

?????????????

以HYNIX为例，图中黑体的是实际探测到的NAND，是个2G bit（256M）的NAND。PgSize是2K字节，PgsPBlk表示每个BLOCK包含64页，那么每个BLOCK占用的字节数是 64X2K=128K字节；该NAND包好2048个BLOCK，那么可以算出NAND占用的字节数是2048X128K=256M，与实际相符。需要注 意的是SprSize就是OOB大小，也恰好是2K页所用的64字节。

?1.为什么会出现坏块
　?? 由于NAND Flash的工艺不能保证NAND的Memory Array在其生命周期中保持性能的可靠，因此，在NAND的生产中及使用过程中会产生坏块。坏块的特性是：当编程/擦除这个块时，会造成Page Program和Block Erase操作时的错误，相应地反映到Status Register的相应位。

2.坏块的分类
　? 总体上，坏块可以分为两大类：（1）固有坏块：这是生产过程中产生的坏块，一般芯片原厂都会在出厂时都会将每个坏块第一个page的spare area的第6个byte标记为不等于0xff的?值。（2）使用坏块：这是在NAND Flash使用过程中，如果Block Erase或者Page Program错误，就可以简单地将这个块作为坏块来处理，这个时候需要把坏块标记起来。为了和固有坏块信息保持一致，将新发现的坏块的第一个page的 spare area的第6个Byte标记为非0xff的值。

3.坏块管理
　?? 根据上面的这些叙述，可以了解NAND Flash出厂时在spare area中已经反映出了坏块信息，因此，?如果在擦除一个块之前，一定要先check一下第一页的spare area的第6个byte是否是0xff，如果是就证明这是一个好块，可以擦除；如果是非0xff，那么就不能擦除，以免将坏块标记擦掉。?当然，这样处理可能会犯一个错误―――“错杀伪坏块”，因为在芯片操作过程中可能由于?电压不稳定等偶然因素会造成NAND操作的错误。但是，为了数据的可靠性及软件设计的简单化，还是需要遵照这个标准。

????? 可以用BBT：bad block table，即坏块表来进行管理。各家对nand的坏块管理方法都有差异。比如专门用nand做存储的，会把bbt放到block0，因为第0块一定是好 的块。但是如果nand本身被用来boot，那么第0块就要存放程序，不能放bbt了。?有的把bbt放到最后一块，当然，这一块坚决不能为坏块。?bbt的大小跟nand大小有关，nand越大，需要的bbt也就越大。

??????需要注意的是：OOB是每个页都有的数据，里面存的有ECC（当然不仅仅）；而BBT是一个FLASH才有一个；针对每个BLOCK的坏块识别则是该块第一页spare area的第六个字节。?
4.坏块纠正

????? ECC：?NAND Flash出错的时候一般不会造成整个Block或是Page不能读取或是全部出错，而是整个Page（例如512Bytes）中只有一个或几个bit出 错。一般使用一种比较专用的校验——ECC。ECC能纠正单比特错误和检测双比特错误，而且计算速度很快，但对1比特以上的错误无法纠正，对2比特以上的 错误不保证能检测。
????? ECC一般每256字节原始数据生成3字节ECC校验数据，这三字节共24比特分成两部分：6比特的列校验和16比特的行校验，多余的两个比特置1。（512生成两组ECC，共6字节）?
????? 当往NAND Flash的page中写入数据的时候，每256字节我们生成一个ECC校验和，称之为原ECC校验和，保存到PAGE的OOB?（out- of-band）数据区中。其位置就是eccpos[]。校验的时候，根据上述ECC生成原理不难推断：将从OOB区中读出的原ECC校验和新ECC校验 和按位异或，若结果为0，则表示不存在错（或是出现了ECC无法检测的错误）；若3个字节异或结果中存在11个比特位为1，表示存在一个比特错误，且可纠 正；若3个字节异或结果中只存在1个比特位为1，表示OOB区出错；其他情况均表示出现了无法纠正的错误。?
5.补充
　 （1）需要对前面由于Page Program错误发现的坏块进行一下特别说明。如果在对一个块的某个page进行编程的时候发生了错误就要把这个块标记为坏块，首先就要把块里其他好的 面的内容备份到另外一个空的好块里面，然后，把这个块标记为坏块。当然，这可能会犯“错杀”之误，一个补救的办法，就是在进行完块备份之后，再将这个坏块 擦除一遍，如果Block Erase发生错误，那就证明这个块是个真正的坏块，那就毫不犹豫地将它打个“戳”吧！
　 （2）可能有人会问，为什么要使用每个块第一页的spare area的第六个byte作为坏块标记。这是NAND Flash生产商的默认约定，你可以看到Samsung,Toshiba,STMicroelectronics都是使用这个Byte作为坏块标记的。

???? （3）为什么好块用0xff来标记？因为Nand Flash的擦除即是将相应块的位全部变为1，写操作时只能把芯片每一位(bit)只能从1变为0，而不能从0变为1。0XFF这个值就是标识擦除成功，是好块。

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  1. bbt坏块管理??
  2. 日月?发表于?-?2010-3-2?9:59:00??
  3. 2??
  4. 推荐??
  5. 前面看到在nand_scan（）函数的最后将会跳至scan_bbt（）函数，这个函数在nand_scan里面有定义：??
  6. 2415?if?(!this->scan_bbt)??
  7. 2416?this->scan_bbt?=?nand_default_bbt;??
  8. nand_default_bbt（）位于Nand_bbt.c文件中。??
  9. 1047?/**?
  10. ????*?nand_default_bbt?-?[NAND?Interface]?Select?a?default?bad?block?table?for?the?device?
  11. ????*?@mtd:?MTD?device?structure?
  12. ????*?
  13. ????*?This?selects?the?default?bad?block?table?
  14. ????*?support?for?the?device?and?calls?the?nand_scan_bbt?
  15. 　　**/??
  16. 　　int?nand_default_bbt?(struct?mtd_info?*mtd)??
  17. 　　{??
  18. 　　?struct?nand_chip?*this?=?mtd->priv;??
  19. 这个函数的作用是建立默认的坏块表。??
  20. 1059?/*?Default?for?AG-AND.?We?must?use?a?flash?based?
  21. ???*?bad?block?table?as?the?devices?have?factory?marked?
  22. ???*?_good_?blocks.?Erasing?those?blocks?leads?to?loss?
  23. ???*?of?the?good?/?bad?information,?so?we?_must_?store?
  24. *?this?information?in?a?good?/?bad?table?during?
  25. *?startup?
  26. ???*/??
  27. ???if?(this->options?&?NAND_IS_AND)?{??
  28. ???/*?Use?the?default?pattern?deors?*/??
  29. this->bbt_td)?{??
  30. ????this->bbt_td?=?&bbt_main_descr;??
  31. ????this->bbt_md?=?&bbt_mirror_descr;??
  32. ???}??
  33. this->options?|=?NAND_USE_FLASH_BBT;??
  34. return?nand_scan_bbt?(mtd,?&agand_flashbased);??
  35. ???}??
  36. 如果Flash的类型是AG-AND（这种Flash类型比较特殊，既不是MLC又不是SLC，因此不去深究了，而且好像瑞萨要把它淘汰掉），需要使用默认的模式描述符，最后再进入nand_scan_bbt（）函数。??
  37. 1078?/*?Is?a?flash?based?bad?block?table?requested???*/??
  38. ???this->options?&?NAND_USE_FLASH_BBT)?{??
  39. ???/*?Use?the?default?pattern?deors?*/??
  40. this->bbt_td)?{??
  41. this->bbt_td?=?&bbt_main_descr;??
  42. this->bbt_md?=?&bbt_mirror_descr;??
  43. this->badblock_pattern)?{??
  44. this->badblock_pattern?=?(mtd->oobblock?>?512)????
  45. ?????&largepage_flashbased?:?&smallpage_flashbased;??
  46. ???}?else?{??
  47. this->bbt_td?=?NULL;??
  48. this->bbt_md?=?NULL;??
  49. this->badblock_pattern)?{??
  50. this->badblock_pattern?=?(mtd->oobblock?>?512)????
  51. ?????&largepage_memorybased?:?&smallpage_memorybased;??
  52. ????
  53. this->badblock_pattern);??
  54. 如果Flash芯片需要使用坏块表，对于1208芯片来说是使用smallpage_memorybased。??
  55. 985???static?struct?nand_bbt_descr?smallpage_memorybased?=?{??
  56. ???.options?=?NAND_BBT_SCAN2NDPAGE,??
  57. ???.offs?=?5,??
  58. ???.len?=?1,108); list-style:decimal-leading-zero outside; color:inherit; line-height:18px; margin:0px!important; padding:0px 3px 0px 10px!important"> ???.pattern?=?scan_ff_pattern??
  59. 　　};??
  60. 暂时没看到如何使用这些赋值，先放着。后面检测坏块时用得着。??
  61. 1099?this->badblock_pattern);??
  62. 最后将badblock_pattern作为参数，调用nand_can_bbt函数。??
  63. 844???/**?
  64. 　　*?nand_scan_bbt?-?[NAND?Interface]?scan,?find,?read?and?maybe?create?bad?block?table(s)?
  65. ???*?@mtd:?MTD?device?structure?
  66. ???*?@bd:???deor?for?the?good/bad?block?search?pattern?
  67. ???*?
  68. ???*?The?checks,?if?a?bad?block?table(s)?is/are?already?
  69. ???*?available.?If?not?it?scans?the?device?for?manufacturer?
  70. ???*?marked?good?/?bad?blocks?and?writes?the?bad?block?table(s)?to?
  71. ???*?the?selected?place.?
  72. ???*?
  73. ???*?The?bad?block?table?memory?is?allocated?here.?It?must?be?freed?
  74. ???*?by?calling?the?nand_free_bbt?.?
  75. 　　*/??
  76. int?nand_scan_bbt?(struct?mtd_info?*mtd,153); background-color:inherit; font-weight:bold">struct?nand_bbt_descr?*bd)??
  77. 检测、寻找、读取甚至建立坏块表。函数检测是否已经存在一张坏块表，否则建立一张。坏块表的内存分配也在这个函数中。??
  78. 860?this?=?mtd->priv;??
  79. int?len,?res?=?0;??
  80. uint8_t?*buf;??
  81. struct?nand_bbt_descr?*td?=?this->bbt_td;??
  82. struct?nand_bbt_descr?*md?=?this->bbt_md;??
  83. len?=?mtd->size?>>?(this->bbt_erase_shift?+?2);??
  84. /*?Allocate?memory?(2bit?per?block)?*/??
  85. this->bbt?=?kmalloc?(len,?GFP_KERNEL);??
  86. this->bbt)?{??
  87. ???printk?(KERN_ERR?"nand_scan_bbt:?Out?of?memory/n");??
  88. return?-ENOMEM;??
  89. }??
  90. /*?Clear?the?memory?bad?block?table?*/??
  91. memset?(this->bbt,?0x00,?len);??
  92. 一些赋值、变量声明、内存分配，每个block分配2bit的空间。1208有4096个block，应该分配4096*2bit的空间。??
  93. 877?/*?If?no?primary?table?decriptor?is?given,?scan?the?device?
  94. *?to?build?a?memory?based?bad?block?table?
  95. */??
  96. if?(!td)?{??
  97. if?((res?=?nand_memory_bbt(mtd,?bd)))?{??
  98. 　　　　printk?(KERN_ERR?"nand_bbt:?Can't?scan?flash?and?build?the?RAM-based?BBT/n");??
  99. ????kfree?(this->bbt);??
  100. this->bbt?=?NULL;??
  101. return?res;??
  102. 如果没有提供ptd，就扫描设备并建立一张。这里调用了nand_memory_bbt（）这个内联函数。??
  103. 653????*?nand_memory_bbt?-?[GENERIC]?create?a?memory?based?bad?block?table?
  104. ???*?The?creates?a?memory?based?bbt?by?scanning?the?device?
  105. ???*?for?manufacturer?/?software?marked?good?/?bad?blocks?
  106. static?inline?int?nand_memory_bbt?( ???bd->options?&=?~NAND_BBT_SCANEMPTY;??
  107. return?create_bbt?(mtd,153); background-color:inherit; font-weight:bold">this->data_buf,?bd,?-1);??
  108. 　　}??
  109. 函数的作用是建立一张基于memory的坏块表。??
  110. 将操作符的NAND_BBT_SCANEMPTY清除，并继续调用creat_bbt（）函数。??
  111. 271?　　*?create_bbt?-?[GENERIC]?Create?a?bad?block?table?by?scanning?the?device?
  112. ???*?@buf:?temporary?buffer?
  113. ???*?@bd:???deor?for?the?good/bad?block?search?pattern?
  114. ???*?@chip:?create?the?table?for?a?specific?chip,?-1?read?all?chips.?
  115. ???*???Applies?only?if?NAND_BBT_PERCHIP?option?is?set?
  116. ???*?Create?a?bad?block?table?by?scanning?the?device?
  117. ???*?for?the?given?good/bad?block?identify?pattern?
  118. 　　int?create_bbt?(struct?nand_bbt_descr?*bd,153); background-color:inherit; font-weight:bold">int?chip)??
  119. 　　{??
  120. 真正的建立坏块表函数。chip参数是-1表示读取所有的芯片。??
  121. 284?int?i,?j,?numblocks,?len,?scanlen;??
  122. int?startblock;??
  123. loff_t?from;??
  124. size_t?readlen,?ooblen;??
  125. printk?(KERN_INFO?"Scanning?device?for?bad?blocks/n");??
  126. 一些变量声明，开机时那句话就是在这儿打印出来的。??
  127. 292?if?(bd->options?&?NAND_BBT_SCANALLPAGES)??
  128. len?=?1?<<?(this->bbt_erase_shift?-?this->page_shift);??
  129. else?{??
  130. if?(bd->options?&?NAND_BBT_SCAN2NDPAGE)??
  131. ????len?=?2;??
  132. else??
  133. ????len?=?1;??
  134. 在前面我们定义了smallpage_memorybased这个结构体，现在里面NAND_BBT_SCANALLPAGES的终于用上了，对于1208芯片来说，len=2。??
  135. 304?if?(!(bd->options?&?NAND_BBT_SCANEMPTY))?{??
  136. /*?We?need?only?read?few?bytes?from?the?OOB?area?*/??
  137. ???scanlen?=?ooblen?=?0;??
  138. ???readlen?=?bd->len;??
  139. }?/*?Full?page?content?should?be?read?*/??
  140. ???scanlen?=?mtd->oobblock?+?mtd->oobsize;??
  141. ???readlen?=?len?*?mtd->oobblock;??
  142. ???ooblen?=?len?*?mtd->oobsize;??
  143. }??
  144. 前面已经将NAND_BBT_SCANEMPTY清除了，这里肯定执行else的内容。需要将一页内容都读取出来。??
  145. 316?if?(chip?==?-1)?{??
  146. /*?Note?that?numblocks?is?2?*?(real?numblocks)?here,?see?i+=2?below?as?it?
  147. ???*?makes?shifting?and?masking?less?painful?*/??
  148. ???numblocks?=?mtd->size?>>?(this->bbt_erase_shift?-?1);??
  149. ???startblock?=?0;??
  150. ???from?=?0;??
  151. }?if?(chip?>=?this->numchips)?{??
  152. ????printk?(KERN_WARNING?"create_bbt():?chipnr?(%d)?>?available?chips?(%d)/n",??
  153. ?????chip?+?1,?this->numchips);??
  154. return?-EINVAL;??
  155. ???numblocks?=?this->chipsize?>>?(this->bbt_erase_shift?-?1);??
  156. ???startblock?=?chip?*?numblocks;??
  157. ???numblocks?+=?startblock;??
  158. ???from?=?startblock?<<?( 前面提到chip为-1，实际上我们只有一颗芯片，numblocks这儿是4096*2。??
  159. 335?for?(i?=?startblock;?i?<?numblocks;)?{??
  160. int?ret;??
  161. if?(bd->options?&?NAND_BBT_SCANEMPTY)??
  162. if?((ret?=?nand_read_raw?(mtd,?buf,?from,?readlen,?ooblen)))??
  163. ?????return?ret;??
  164. for?(j?=?0;?j?<?len;?j++)?{??
  165. if?(!(bd->options?&?NAND_BBT_SCANEMPTY))?{??
  166. ?????size_t?retlen;??
  167. ?????/*?Read?the?full?oob?until?read_oob?is?fixed?to?
  168. ?????*?handle?single?byte?reads?for?16?bit?buswidth?*/??
  169. ?????ret?=?mtd->read_oob(mtd,?from?+?j?*?mtd->oobblock,248); line-height:18px; margin:0px!important; padding:0px 3px 0px 10px!important"> ????????mtd->oobsize,?&retlen,?buf);??
  170. if?(ret)??
  171. ??????return?ret;??
  172. if?(check_short_pattern?(buf,?bd))?{??
  173. ???????this->bbt[i?>>?3]?|=?0x03?<<?(i?&?0x6);??
  174. ??????printk?(KERN_WARNING?"Bad?eraseblock?%d?at?0x%08x/n",248); line-height:18px; margin:0px!important; padding:0px 3px 0px 10px!important"> ???????i?>>?1,?(unsigned?int)?from);??
  175. ????????break;??
  176. ?????}??
  177. ????}? ?????if?(check_pattern?(&buf[j?*?scanlen],?scanlen,?mtd->oobblock,?bd))?{??
  178. ?????????this->bbt[i?>>?3]?|=?0x03?<<?(i?&?0x6);??
  179. ??????printk?(KERN_WARNING?"Bad?eraseblock?%d?at?0x%08x/n",??
  180. ???????i?>>?1,153); background-color:inherit; font-weight:bold">int)?from);??
  181. ?????????break;??
  182. ?????}??
  183. ????}??
  184. ???i?+=?2;??
  185. ???from?+=?(1?<<?this->bbt_erase_shift);??
  186. return?0;??
  187. 检测这4096个block，刚开始的nand_read_raw肯定不会执行。len是2，在j循环要循环2次。??
  188. 每次循环真正要做的事情是下面的内容：??
  189. ret?=?mtd->read_oob(mtd,?mtd->oobsize,108); list-style:decimal-leading-zero outside; color:inherit; line-height:18px; margin:0px!important; padding:0px 3px 0px 10px!important"> read_oob（）函数在nand_scan（）里被指向nand_read_oob（），这个函数在Nand_base.c文件中，看来得回Nand_base.c看看了。??
  190. 1397????*?nand_read_oob?-?[MTD?Interface]?NAND?read?out-of-band?
  191. ???*?@from:?offset?to?read?from?
  192. ???*?@len:?number?of?bytes?to?read?
  193. ???*?@retlen:?pointer?to?variable?to?store?the?number?of?read?bytes?
  194. ???*?@buf:?the?databuffer?to?put?data?
  195. ???*?NAND?read?out-of-band?data?from?the?spare?area?
  196. ???*/??
  197. int?nand_read_oob?( 才发现oob全称是out-of-band,?from是偏移量，len是读取的长度，retlen是存储指针。??
  198. 1409?int?blockcheck?=?(1?<<?(this->phys_erase_shift?-?this->page_shift))?-?1;??
  199. DEBUG?(MTD_DEBUG_LEVEL3,?"nand_read_oob:?from?=?0x%08x,?len?=?%i/n",?(unsigned?int)?from,?(int)?len);??
  200. /*?Shift?to?get?page?*/??
  201. page?=?(int)(from?>>? chipnr?=?(this->chip_shift);??
  202. /*?Mask?to?get?column?*/??
  203. col?=?from?&?(mtd->oobsize?-?1);??
  204. /*?Initialize?return?length?value?*/??
  205. *retlen?=?0;??
  206. 一些初始化，blockcheck对于1208应该是（1<<(0xe-0x9)-1）=31。然后通过偏移量计算出要读取oob区的page，chipnr和col。??
  207. 1425?/*?Do?not?allow?reads?past?end?of?device?*/??
  208. if?((from?+?len)?>?mtd->size)?{??
  209. ???DEBUG?(MTD_DEBUG_LEVEL0,?"nand_read_oob:?Attempt?read?beyond?end?of?device/n");??
  210. ???*retlen?=?0;??
  211. /*?Grab?the?lock?and?see?if?the?device?is?available?*/??
  212. nand_get_device?(this,?mtd?,?FL_READING);??
  213. /*?Select?the?NAND?device?*/??
  214. this->select_chip(mtd,?chipnr);??
  215. /*?Send?the?read?command?*/??
  216. this->cmdfunc?(mtd,?NAND_CMD_READOOB,?page?&?this->pagemask);??
  217. 不允许非法的读取，获取芯片控制权，发送读取OOB命令，这儿会调用具体硬件驱动中相关的Nand控制函数。??
  218. 1442?/*?
  219. *?Read?the?data,?if?we?read?more?than?one?page?
  220. *?oob?data,?let?the?device?transfer?the?data?!?
  221. */??
  222. i?=?0;??
  223. while?(i?<?len)?{??
  224. int?thislen?=?mtd->oobsize?-?col;??
  225. ???thislen?=?min_t(int,?thislen,?len);??
  226. this->read_buf(mtd,?&buf[i],?thislen);??
  227. ???i?+=?thislen;??
  228. /*?Read?more???*/??
  229. if?(i?<?len)?{??
  230. ????page++;??
  231. ????col?=?0;??
  232. ????/*?Check,?if?we?cross?a?chip?boundary?*/??
  233. if?(!(page?&?this->pagemask))?{??
  234. ?????chipnr++;??
  235. ????}??
  236. /*?Apply?delay?or?wait?for?ready/busy?pin?
  237. ????*?Do?this?before?the?AUTOINCR?check,?so?no?problems?
  238. ????*?arise?if?a?chip?which?does?auto?increment?
  239. ????*?is?marked?as?NOAUTOINCR?by?the?board?driver.?
  240. ????*/??
  241. this->dev_ready)??
  242. ?????udelay?(this->chip_delay);??
  243. else??
  244. ?????nand_wait_ready(mtd);??
  245. ????????*?or?if?we?have?hit?a?block?boundary.?
  246. ????*/??
  247. if?(!NAND_CANAUTOINCR(this)?||?!(page?&?blockcheck))?{??
  248. /*?For?subsequent?page?reads?set?offset?to?0?*/??
  249. ???????????/*?Deselect?and?wake?up?anyone?waiting?on?the?device?*/??
  250. nand_release_device(mtd);??
  251. /*?Return?happy?*/??
  252. *retlen?=?len;??
  253. return?0;??
  254. 开始读取数据，while循环只要获取到oob区大小的数据即可。注意，read_buf才是最底层的读写Nand的函数，在我们的驱动中根据参数可以实现读取528byte全部内容，或者16byte的oob区。??
  255. 如果一次没读完，就要继续再读，根据我们实际使用经验好像没出现过这种问题。??
  256. 最后Return?Happy~回到Nand_bbt.c的creat_bbt（）函数，348行，好像都快忘记我们还没出creat_bbt（）函数呢，我再把他贴一遍吧：??
  257. 346???/*?Read?the?full?oob?until?read_oob?is?fixed?to?
  258. ???*?handle?single?byte?reads?for?16?bit?buswidth?*/??
  259. ???ret?=?mtd->read_oob(mtd,108); list-style:decimal-leading-zero outside; color:inherit; line-height:18px; margin:0px!important; padding:0px 3px 0px 10px!important"> ????????mtd->oobsize,?buf);??
  260. if?(ret)??
  261. ?????? ??????? ???????? ????}? ???i?+=?2;??
  262. ???from?+=?(1?<<?this->bbt_erase_shift);??
  263. 刚刚如果不是Ruturn?Happy，下面的352行就会返回错误了。接着会调用check_short_pattern（）这个函数。??
  264. 113????*?check_short_pattern?-?[GENERIC]?check?if?a?pattern?is?in?the?buffer?
  265. ???*?@buf:?the?buffer?to?search?
  266. ???*?@td:???search?pattern?deor?
  267. ???*?Check?for?a?pattern?at?the?given?place.?Used?to?search?bad?block?
  268. ???*?tables?and?good?/?bad?block?identifiers.?Same?as?check_pattern,?but?
  269. ???*?no?optional?empty?check?
  270. 　　*/??
  271. int?check_short_pattern?(uint8_t?*buf,153); background-color:inherit; font-weight:bold">struct?nand_bbt_descr?*td)??
  272. {??
  273. int?i;??
  274. uint8_t?*p?=?buf;??
  275. /*?Compare?the?pattern?*/??
  276. for?(i?=?0;?i?<?td->len;?i++)?{??
  277. if?(p[td->offs?+?i]?!=?td->pattern[i])??
  278. return?-1;??
  279. 检查读到的oob区是不是坏块就靠这个函数了。前面放了好久的struct?nand_bbt_descr?smallpage_memorybased终于用上了，挨个对比，有一个不一样直接返回-1，坏块就这样产生了。下面会将坏块的位置打印出来，并且将坏块记录在bbt表里面，在nand_scan_bbt（）函数的开始我们就为bbt申请了空间。??
  280. 为啥要右移3bit呢？首先i要右移1bit，因为前面乘以了2。由于没个block占用2bit的空间，一个char变量8bit，所以还再要右移2bit吧。??
  281. 　　下面的check_pattern（）函数调用不到的。??
  282. 依次检测完所有block，creat_bbt（）函数也顺利返回。??
  283. 这样nand_memory_bbt（）函数也正确返回。??
  284. 接着是nand_scan_bbt（）同样顺利结束。??
  285. 最后nand_default_bbt（）完成。??
  286. 整个nand_scan（）的工作终于完成咯，好长。??

?

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MTD的坏块管理(一)-快速了解MTD的坏块管理

1?人收藏此文章，?收藏此文章?发表于2个月前,已有 65?次阅读 共 0?个评论? 1?人收藏此文章

由 于NAND Flash的现有工艺不能保证NAND的Memory Array在其生命周期中保持性能的可靠，因此在NAND芯片出厂的时候，厂家只能保证block 0不是坏块，对于其它block，则均有可能存在坏块，而且NAND芯片在使用的过程中也很容易产生坏块。因此，我们在读写NAND FLASH 的时候，需要检测坏块，同时还需在NAND驱动中加入坏块管理的功能。??
???
NAND驱动在加载的时候，会调用nand_scan函数，对bad block table的搜寻，建立等操作就是在这个函数的第二部分，即nand_scan_tail函数中完成的。??

在 nand_scan_tail函数中，会首先检查struct nand_chip结构体中的options成员变量是否被赋上了NAND_SKIP_BBTSCAN，这个宏表示跳过扫描bbt。所以，只有当你的 driver中没有为options定义NAND_SKIP_BBTSCAN时，MTD才会继续与bbt相关工作，即调用struct nand_chip中的scan_bbt函数指针所指向的函数，在MTD中，这个函数指针指向nand_default_bbt函数。??

bbt有两种存储 方式，一种是把bbt存储在NAND芯片中，另一种是把bbt存储在内存中。对于前者，好处是驱动加载更快，因为它只会在第一次加载NAND驱动时扫描整 个NAND芯片，然后在NAND芯片的某个block中建立bbt，坏处是需要至少消耗NAND芯片一个block的存储容量；而对于后者，好处是不会耗 用NAND芯片的容量，坏处是驱动加载稍慢，因为存储在内存中的bbt每次断电后都不会保存，所以在每次加载NAND驱动时，都会扫描整个NAND芯片， 以便建立bbt。??

如果你系统中的NAND芯片容量不是太大的话，我建议还是把bbt存储在内存中比较好，因为根据本人的使用经验，对一块容量为2G bits的NAND芯片，分别采用这两种存储方式的驱动的加载速度相差不大，甚至几乎感觉不出来。??

建立bbt后，以后在做擦除等操作时，就不用每次都去验证当前block是否是个坏块了，因为从bbt中就可以得到这个信息。另外，若在读写等操作时，发现产生了新的坏块，那么除了标志这个block是个坏块外，也还需更新bbt。??

接下来，介绍一下MTD是如何查找或者建立bbt的。??

1、MTD中与bbt相关的结构体??

struct nand_chip中的scan_bbt函数指针所指向的函数，即nand_default_bbt函数会首先检查struct nand_chip中options成员变量，如果当前NAND芯片是AG-AND类型的，会强制把bbt存储在NAND芯片中，因为这种类型的NAND 芯片中含有厂家标注的“好块”信息，擦除这些block时会导致丢失坏块信息。??

接着 nand_default_bbt函数会再次检查struct nand_chip中options成员变量，根据它是否定义了NAND_USE_FLASH_BBT，而为struct nand_chip中3个与bbt相关的结构体附上不同的值，然后再统一调用nand_scan_bbt函数，nand_scan_bbt函数会那3个结 构体的不同的值做不同的动作，或者把bbt存储在NAND芯片中，或者把bbt存储在内存中。?

在struct nand_chip中与bbt相关的结构体如下：

struct?nand_chip?{?
????……?
????uint8_t?????*bbt?
????struct?nand_bbt_descr????*bbt_td;?
????struct?nand_bbt_descr????*bbt_md;?
????struct?nand_bbt_descr????*badblock_pattern;?
????……

};

bbt指向 一块在nand_default_bbt函数中分配的内存，若options中没有定义NAND_USE_FLASH_BBT，MTD就直接在bbt指向 的内存中建立bbt，否则就会先从NAND芯片中查找bbt是否存在，若存在，就把bbt的内容读出来并保存到bbt指向的内存中，若不存在，则在bbt 指向的内存中建立bbt，最后把它写入到NAND芯片中去。??

bbt_td、bbt_md和badblock_pattern就是在nand_default_bbt函数中赋值的3个结构体。它们虽然是相同的结构体类型，但却有不同的作用和含义。?
其 中bbt_td和bbt_md是主bbt和镜像bbt的描述符(镜像bbt主要用来对bbt的update和备份)，它们只在把bbt存储在NAND芯片 的情况下使用，用来从NAND芯片中查找bbt。若bbt存储在内存中，bbt_td和bbt_md将会被赋值为NULL。??

badblock_pattern就是坏块信息的pattern，其中定义了坏块信息在oob中的存储位置，以及内容(即用什么值表示这个block是个坏块)。??

通 常用1或2个字节来标志一个block是否为坏块，这1或2个字节就是坏块信息，如果这1或2个字节的内容是0xff，那就说明这个block是好的，否 则就是坏块。对于坏块信息在NAND芯片中的存储位置，small page(每页512 Byte)和big page(每页2048 Byte)的两种NAND芯片不尽相同。一般来说，small page的NAND芯片，坏块信息存储在每个block的第一个page的oob的第六个字节中，而big page的NAND芯片，坏块信息存储在每个block的第一个page的oob的第1和第2个字节中。??

我 不能确定是否所有的NAND芯片都是如此布局，但应该绝大多数NAND芯片是这样的，不过，即使某种NAND芯片的坏块信息不是这样的存储方式也没关系， 因为我们可以在badblock_pattern中自己指定坏块信息的存储位置，以及用什么值来标志坏块(其实这个值表示的应该是“好块”，因为MTD会 把从oob中坏块信息存储位置读出的内容与这个值做比较，若相等，则表示是个“好块”，否则就是坏块)。?

bbt_td、bbt_md和badblock_pattern的结构体类型定义如下：

struct?nand_bbt_descr?{?
????int????options;?
????int????pages[NAND_MAX_CHIPS];?
????int????offs;?
????int????veroffs;?
????uint8_t????version[NAND_MAX_CHIPS];?
????int????len;?
????int????maxblocks;?
????int????reserved_block_code;?
????uint8_t????*pattern;

options：bad block table或者bad block的选项，可用的选择以及各选项具体表示什么含义，可以参考<linux/mtd/nand.h>。??

pages：bbt 专用。在查找bbt的时候，若找到了bbt，就把bbt所在的page号保存在这个成员变量中。若没找到bbt，就会把新建立的bbt的保存位置赋值给 它。因为系统中可能会有多个NAND芯片，我们可以为每一片NAND芯片建立一个bbt，也可以只在其中一片NAND芯片中建立唯一的一个bbt，所以这 里的pages是个维数为NAND_MAX_CHIPS的数值，用来保存每一片NAND芯片的bbt位置。当然，若只建立了一个bbt，那么就只使用 pages[0]。??

offs、len和pattern：MTD会从oob的offs中读出len长度的内容，然后与pattern指针指向的内容做比较，若相等，则表示找到了bbt，或者表示这个block是好的。??

veroffs和version：bbt专用。MTD会从oob的veroffs中读出一个字节的内容，作为bbt的版本值保存在version中。??

maxblocks：bbt专用。MTD在查找bbt的时候，不会查找NAND芯片中所有的block，而是最多查找maxblocks个block。??

2、bbt存储在内存中时的工作流程??

前文说过，不管bbt是存储在NAND芯片中，还是存储在内存中，nand_default_bbt函数都会调用nand_scan_bbt函数。??

nand_scan_bbt函数会判断bbt_td的值，若是NULL，则表示bbt存储在内存中，它就在调用nand_memory_bbt函数后返回。nand_memory_bbt函数的主要工作就是在内存中建立bbt，其实就是调用了create_bbt函数。??

create_bbt 函数的工作方式很简单，就是扫描NAND芯片所有的block，读取每个block中第一个page的oob内容，然后根据oob中的坏块信息建立起 bbt，可以参见上节关于struct nand_bbt_descr中的offs、len和pattern成员变量的解释。??

3、bbt存储在NAND芯片时的工作流程??

相对于把bbt存储在内存中，这种方式的工作流程稍显复杂一点。??

nand_scan_bbt函数首先从NAND芯片中读取bbt的内容，它读取的方式分为两种：??

其 一是调用read_abs_bbts函数直接从给定的page地址读取，那么这个page地址在什么时候指定呢？就是在你的NAND driver中指定。前文说过，在struct nand_chip结构体中有两个成员变量，分别是bbt_td和bbt_md，MTD为它们附上了default的值，但是你也可以根据你的需要为它们 附上你自己定义的值。假如你为bbt_td和bbt_md的options成员变量定义了NAND_BBT_ABSPAGE，同时又把你的bbt所在的 page地址保存在bbt_td和bbt_md的pages成员变量中，MTD就可以直接在这个page地址中读取bbt了。值得一提的是，在实际使用时 一般不这么干，因为你不能保证你保存bbt的那个block就永远不会坏，而且这样也不灵活；?


其二是调用那个search_read_bbts函数试着在NAND芯片的maxblocks(请见上文关于struct nand_bbt_descr中maxblocks的说明)个block中查找bbt是否存在，若找到，就可以读取bbt了。??

MTD 查找bbt的过程为：如果你在bbt_td和bbt_md的options 成员变量中定义了 NAND_BBT_LASTBLOCK，那么MTD就会从NAND芯片的最后一个block开始查找(在default情况下，MTD就是这么干的)，否 则就从第一个block开始查找。??

与 查找oob中的坏块信息时类似，MTD会从所查找block的第一个page的oob中读取内容，然后与bbt_td或bbt_md中patter指向的 内容做比较，若相等，则表示找到了bbt，否则就继续查找下一个block。顺利的情况下，只需查找一个block中就可以找到bbt，否则MTD最多会 查找maxblocks个block。?
若找到了bbt，就把该bbt所在的page地址保存到bbt_td或bbt_md的pages成员变量中，否则pages的值为-1。??

如果系统中有多片NAND芯片，并且为每一片NAND芯片都建立一个bbt，那么就会在每片NAND芯片上重复以上过程。??

接 着，nand_scan_bbt函数会调用check_create函数，该函数会判断是否找到了bbt，其实就是判断bbt_td或者bbt_md中 pages成员变量的值是否有效。若找到了bbt，就会把bbt从NAND芯片中读取出来，并保存到struct nand_chip中bbt指针指向的内存中；若没找到，就会调用create_bbt函数建立bbt(与bbt存储在内存中时情况一样)，同时把bbt 写入到NAND芯片中去。

****?****

MTD坏块管理(二)-内核获取Nandflash的参数过程

1?人收藏此文章，?133?次阅读 共

MTD坏块管理机制中，起着核心作用的数据结构是nand_chip，在此以TCC8900-Linux中MTD的坏块管理为例作一次介绍。

MTD在Linux内核中同样以模块的形式被启用，TCC_MTD_IO_Init()函数完成了nand_chip初始化、mtd_info初始注册，

坏块表的管理机制建立等工作。

nand_chip在TCC_MTD_IO_Init函数中的实例名称是this,mtd_info 的实例名称为TCC_mtd,这里有一个比较巧妙的处理方法：

TCC_mtd=kmalloc(sizeof(struct mtd_info)+sizeof(struct nand_chip),GFP_KERNEL);

this=(struct nand_chip*)(&TCC_mtd[1]);

在以后的操作中，只需得知TCC_mtd即可找到对应的nan_chip实例。

获得必要的信息后(包括nand_chip方法的绑定)，流程进入nand_scan(TCC_mtd,1).

nand_scan(struct mdt_info *mtd,int maxchips);

调用nand_scan_ident(mtd,maxchips)和nand_scan_tail(mtd)；

nand_scan_ident(...)调用了一个很重要的函数：nand_get_flash_type(...)

*从nand_get_flash_type(...)函数中可以看出每个nandflash前几个字节所代表的意思都是约定好了的：

第一个字节：制造商ID

第二个字节：设备ID

第三个字节：MLC 数据

第四个字节：extid （比较总要）

其中设备ID是访问nand_flash_ids表的参照，该表在drivers/mtd/nand/nand_ids.c中定义

Linux内核在nand_flash_ids参照表中，通过匹配上述设备ID来查找nandflash的详细信息，

nand_flash_ids中的举例如下：

struct nand_flash_dev nand_flash_ids[]={

......

{"NAND 16MiB 1,8V 8-bit",? 0x33,512,16,0x4000,0},

{"NAND 16MiB 3,3V 8-bit",? 0x73,8V 16-bit",?0x43,NAND_BUSWIDTH_16},3V 16-bit",?0x53,29); font-family:Verdana; font-size:12px">}

466 struct nand_flash_dev {

467 ? ? char *name;

468 ? ? int id;

469 ? ? unsigned long pagesize;

470 ? ? unsigned long chipsize;

471 ? ? unsigned long erasesize; ? ?

472 ? ? unsigned long options; ? ? ?

473 };?

值得一提的是，MTD子系统会把从nand_flash_ids表中找到的chipsize复制给mtd->size，这在有些应用中显得不合适，

在有些方案中，并不是把nandflash的所有存储空间都划分为MTD分区，Telechips的TCC89XX方案就是这样，4G的nandflash

上，可以划分任意大小的MTD分区，错误的mtd->size的后果非常严重，造成系统启动慢，整个MTD的坏块管理机制瘫痪等等。

随后，nand_get_flash_type通过extid计算出了以下信息：

mtd可写区大小：mtd->writesize=1024<<(extid&0x03);

这里可以看成1024*(1*2的(extid&0x03)次方)，

mtdoob区大小：extid>>=2;mtd->oobsize = (8<<(extid&0x1))*(mtd->writesize>>9);

每512字节对应(8*2的(extid&0x1)次方)字节oob数据

mtd擦写块大小：extid>>=2;mtd->erasesize=(64*1024)<<(extid&0x03);

nand数据宽度 ：extid>>=2;busw=(extid&0x01)?NAND_BUSEWIDTH_16:0; 现在大多为8位数据宽度

可以看出第四个字节extid的意义：

高|0 ? ?| ?0 ? ? ? ?| ? 00 ? ? ? ?| 0 ? | 0 ? ? ? ? | ?00 ? ? ? ? ? |低

?? |无用|数据宽度|擦写块算阶|无用|oob算阶| ?可写区算阶|

nand_get_flash_type(...)还确立了nandflash中的坏块标记在oob信息中的位置:

if(mtd->writesize>512||(busw&NAND_BUSWIDTH_16))

?? ?chip->badblockpos = NAND_LARGE_BADBLOCKS_POS;//大页面flash的坏块信息存储地址为oob信息中的第1个字节开始处

else

?? ?chip->badblockpos = NAND_SMALL_BADBLOCKS_POS;//大页面flash的坏块信息存储地址为oob信息中的第6个字节开始处

对于Samsun和Hynix的MLC型nandflash，坏块标记所在的页是每块的最后一个页，而Samsung，Hynix，和AMD的SLC型nandflash

中，坏块标记分别保存在每块开始的第1,2个页中，其他型号的nandflash大多都保存在第一个也中，为此需要作下标记：

坏块标记保存在块的最后一页中：chip->options |= NAND_BBT_SCANLASTPAGE;

坏块标记保存在块的第1,2页中 ：chip->options |= NAND_BBT_SCAN2NDPAGE;

nand_scan之后调用nand_scan_tail(mtd)函数，

nand_scan_tail(...)函数主要完成MTD实例中各种方法的绑定，例如：

3338 ? ? mtd->read = nand_read;

3339 ? ? mtd->write = nand_write;

3340 ? ? mtd->panic_write = panic_nand_write;

3341 ? ? mtd->read_oob = nand_read_oob;

3342 ? ? mtd->write_oob = nand_write_oob;

3343 ? ? mtd->sync = nand_sync;

nand_scan_tail(...)调用chip->scan_bbt()完成坏块表的有关操作。

chip->scan_bbt的绑定过程是在nand_scan_ident()->nand_set_defaults():chip->scan_bbt = nand_default_bbt.

即真正用于坏块操作的是nand_default_bbt函数，该函数在nand_bbt.c中被定义。

（编辑：李大同）

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