??NAND flash 坏块管理?? 下面也有内容，有一个新的标题
nand flash坏块管理OOB,BBT,ECC0.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 2.坏块的分类 3.坏块管理 ????? 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。 ???? 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。 ???? （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。 ?
bbt坏块管理
日月 发表于 - 2010-3-2 9:59:00
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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：
2415 if (!this->scan_bbt)
2416 this->scan_bbt = nand_default_bbt;
nand_default_bbt（）位于Nand_bbt.c文件中。
1047 /**
* nand_default_bbt - [NAND Interface] Select a default bad block table for the device
* @mtd: MTD device structure
*
* This selects the default bad block table
* support for the device and calls the nand_scan_bbt
**/
int nand_default_bbt (struct mtd_info *mtd)
{
struct nand_chip *this = mtd->priv;
这个函数的作用是建立默认的坏块表。
1059 /* Default for AG-AND. We must use a flash based
* bad block table as the devices have factory marked
* _good_ blocks. Erasing those blocks leads to loss
* of the good / bad information,so we _must_ store
* this information in a good / bad table during
* startup
*/
if (this->options & NAND_IS_AND) {
/* Use the default pattern deors */
if (!this->bbt_td) {
this->bbt_td = &bbt_main_descr;
this->bbt_md = &bbt_mirror_descr;
}
this->options |= NAND_USE_FLASH_BBT;
return nand_scan_bbt (mtd,&agand_flashbased);
}
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。
1078 /* Is a flash based bad block table requested ? */
if (this->options & NAND_USE_FLASH_BBT) {
/* Use the default pattern deors */
if (!this->bbt_td) {
this->bbt_td = &bbt_main_descr;
this->bbt_md = &bbt_mirror_descr;
}
if (!this->badblock_pattern) {
this->badblock_pattern = (mtd->oobblock > 512) ?
&largepage_flashbased : &smallpage_flashbased;
}
} else {
this->bbt_td = NULL;
this->bbt_md = NULL;
if (!this->badblock_pattern) {
this->badblock_pattern = (mtd->oobblock > 512) ?
&largepage_memorybased : &smallpage_memorybased;
}
}
return nand_scan_bbt (mtd,this->badblock_pattern);
如果Flash芯片需要使用坏块表，对于1208芯片来说是使用smallpage_memorybased。
985 static struct nand_bbt_descr smallpage_memorybased = {
.options = NAND_BBT_SCAN2NDPAGE,.offs = 5,.len = 1,.pattern = scan_ff_pattern
};
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。
1099 return nand_scan_bbt (mtd,this->badblock_pattern);
最后将badblock_pattern作为参数，调用nand_can_bbt函数。
844 /**
* nand_scan_bbt - [NAND Interface] scan,find,read and maybe create bad block table(s)
* @mtd: MTD device structure
* @bd: deor for the good/bad block search pattern
*
* The checks,if a bad block table(s) is/are already
* available. If not it scans the device for manufacturer
* marked good / bad blocks and writes the bad block table(s) to
* the selected place.
*
* The bad block table memory is allocated here. It must be freed
* by calling the nand_free_bbt .
*
*/
int nand_scan_bbt (struct mtd_info *mtd,struct nand_bbt_descr *bd)
{
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。
860 struct nand_chip *this = mtd->priv;
int len,res = 0;
uint8_t *buf;
struct nand_bbt_descr *td = this->bbt_td;
struct nand_bbt_descr *md = this->bbt_md;
len = mtd->size >> (this->bbt_erase_shift + 2);
/* Allocate memory (2bit per block) */
this->bbt = kmalloc (len,GFP_KERNEL);
if (!this->bbt) {
printk (KERN_ERR "nand_scan_bbt: Out of memory/n");
return -ENOMEM;
}
/* Clear the memory bad block table */
memset (this->bbt,0x00,len);
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。
877 /* If no primary table decriptor is given,scan the device
* to build a memory based bad block table
*/
if (!td) {
if ((res = nand_memory_bbt(mtd,bd))) {
printk (KERN_ERR "nand_bbt: Can't scan flash and build the RAM-based BBT/n");
kfree (this->bbt);
this->bbt = NULL;
}
return res;
}
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。
653 /**
* nand_memory_bbt - [GENERIC] create a memory based bad block table
* @mtd: MTD device structure
* @bd: deor for the good/bad block search pattern
*
* The creates a memory based bbt by scanning the device
* for manufacturer / software marked good / bad blocks
*/
static inline int nand_memory_bbt (struct mtd_info *mtd,struct nand_bbt_descr *bd)
{
struct nand_chip *this = mtd->priv;
bd->options &= ~NAND_BBT_SCANEMPTY;
return create_bbt (mtd,this->data_buf,bd,-1);
}
函数的作用是建立一张基于memory的坏块表。
将操作符的NAND_BBT_SCANEMPTY清除，并继续调用creat_bbt（）函数。
271 /**
* create_bbt - [GENERIC] Create a bad block table by scanning the device
* @mtd: MTD device structure
* @buf: temporary buffer
* @bd: deor for the good/bad block search pattern
* @chip: create the table for a specific chip,-1 read all chips.
* Applies only if NAND_BBT_PERCHIP option is set
*
* Create a bad block table by scanning the device
* for the given good/bad block identify pattern
*/
static int create_bbt (struct mtd_info *mtd,uint8_t *buf,struct nand_bbt_descr *bd,int chip)
{
真正的建立坏块表函数。chip参数是-1表示读取所有的芯片。
284 struct nand_chip *this = mtd->priv;
int i,j,numblocks,len,scanlen;
int startblock;
loff_t from;
size_t readlen,ooblen;
printk (KERN_INFO "Scanning device for bad blocks/n");
一些变量声明，开机时那句话就是在这儿打印出来的。
292 if (bd->options & NAND_BBT_SCANALLPAGES)
len = 1 << (this->bbt_erase_shift - this->page_shift);
else {
if (bd->options & NAND_BBT_SCAN2NDPAGE)
len = 2;
else
len = 1;
}
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。
304 if (!(bd->options & NAND_BBT_SCANEMPTY)) {
/* We need only read few bytes from the OOB area */
scanlen = ooblen = 0;
readlen = bd->len;
} else {
/* Full page content should be read */
scanlen = mtd->oobblock + mtd->oobsize;
readlen = len * mtd->oobblock;
ooblen = len * mtd->oobsize;
}
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。
316 if (chip == -1) {
/* Note that numblocks is 2 * (real numblocks) here,see i+=2 below as it
* makes shifting and masking less painful */
numblocks = mtd->size >> (this->bbt_erase_shift - 1);
startblock = 0;
from = 0;
} else {
if (chip >= this->numchips) {
printk (KERN_WARNING "create_bbt(): chipnr (%d) > available chips (%d)/n",chip + 1,this->numchips);
return -EINVAL;
}
numblocks = this->chipsize >> (this->bbt_erase_shift - 1);
startblock = chip * numblocks;
numblocks += startblock;
from = startblock << (this->bbt_erase_shift - 1);
}
前面提到chip为-1，实际上我们只有一颗芯片，numblocks这儿是4096*2。
335 for (i = startblock; i < numblocks;) {
int ret;
if (bd->options & NAND_BBT_SCANEMPTY)
if ((ret = nand_read_raw (mtd,buf,from,readlen,ooblen)))
return ret;
for (j = 0; j < len; j++) {
if (!(bd->options & NAND_BBT_SCANEMPTY)) {
size_t retlen;
/* Read the full oob until read_oob is fixed to
* handle single byte reads for 16 bit buswidth */
ret = mtd->read_oob(mtd,from + j * mtd->oobblock,mtd->oobsize,&retlen,buf);
if (ret)
return ret;
if (check_short_pattern (buf,bd)) {
this->bbt[i >> 3] |= 0x03 << (i & 0x6);
printk (KERN_WARNING "Bad eraseblock %d at 0x%08x/n",i >> 1,(unsigned int) from);
break;
}
} else {
if (check_pattern (&buf[j * scanlen],scanlen,mtd->oobblock,bd)) {
this->bbt[i >> 3] |= 0x03 << (i & 0x6);
printk (KERN_WARNING "Bad eraseblock %d at 0x%08x/n",(unsigned int) from);
break;
}
}
}
i += 2;
from += (1 << this->bbt_erase_shift);
}
return 0;
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。
每次循环真正要做的事情是下面的内容：
ret = mtd->read_oob(mtd,buf);
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。
1397 /**
* nand_read_oob - [MTD Interface] NAND read out-of-band
* @mtd: MTD device structure
* @from: offset to read from
* @len: number of bytes to read
* @retlen: pointer to variable to store the number of read bytes
* @buf: the databuffer to put data
*
* NAND read out-of-band data from the spare area
*/
static int nand_read_oob (struct mtd_info *mtd,loff_t from,size_t len,size_t * retlen,u_char * buf)
{
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。
1409 int i,col,page,chipnr;
struct nand_chip *this = mtd->priv;
int blockcheck = (1 << (this->phys_erase_shift - this->page_shift)) - 1;
DEBUG (MTD_DEBUG_LEVEL3,"nand_read_oob: from = 0x%08x,len = %i/n",(unsigned int) from,(int) len);
/* Shift to get page */
page = (int)(from >> this->page_shift);
chipnr = (int)(from >> this->chip_shift);
/* Mask to get column */
col = from & (mtd->oobsize - 1);
/* Initialize return length value */
*retlen = 0;
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。
1425 /* Do not allow reads past end of device */
if ((from + len) > mtd->size) {
DEBUG (MTD_DEBUG_LEVEL0,"nand_read_oob: Attempt read beyond end of device/n");
*retlen = 0;
return -EINVAL;
}
/* Grab the lock and see if the device is available */
nand_get_device (this,mtd,FL_READING);
/* Select the NAND device */
this->select_chip(mtd,chipnr);
/* Send the read command */
this->cmdfunc (mtd,NAND_CMD_READOOB,page & this->pagemask);
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。
1442 /*
* Read the data,if we read more than one page
* oob data,let the device transfer the data !
*/
i = 0;
while (i < len) {
int thislen = mtd->oobsize - col;
thislen = min_t(int,thislen,len);
this->read_buf(mtd,&buf[i],thislen);
i += thislen;
/* Read more ? */
if (i < len) {
page++;
col = 0;
/* Check,if we cross a chip boundary */
if (!(page & this->pagemask)) {
chipnr++;
this->select_chip(mtd,-1);
this->select_chip(mtd,chipnr);
}
/* Apply delay or wait for ready/busy pin
* Do this before the AUTOINCR check,so no problems
* arise if a chip which does auto increment
* is marked as NOAUTOINCR by the board driver.
*/
if (!this->dev_ready)
udelay (this->chip_delay);
else
nand_wait_ready(mtd);
/* Check,if the chip supports auto page increment
* or if we have hit a block boundary.
*/
if (!NAND_CANAUTOINCR(this) || !(page & blockcheck)) {
/* For subsequent page reads set offset to 0 */
this->cmdfunc (mtd,0x0,page & this->pagemask);
}
}
}
/* Deselect and wake up anyone waiting on the device */
nand_release_device(mtd);
/* Return happy */
*retlen = len;
return 0;
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。
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。
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：
346 /* Read the full oob until read_oob is fixed to
* handle single byte reads for 16 bit buswidth */
ret = mtd->read_oob(mtd,(unsigned int) from);
break;
}
}
}
i += 2;
from += (1 << this->bbt_erase_shift);
}
return 0;
}
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。
113 /**
* check_short_pattern - [GENERIC] check if a pattern is in the buffer
* @buf: the buffer to search
* @td: search pattern deor
*
* Check for a pattern at the given place. Used to search bad block
* tables and good / bad block identifiers. Same as check_pattern,but
* no optional empty check
*
*/
static int check_short_pattern (uint8_t *buf,struct nand_bbt_descr *td)
{
int i;
uint8_t *p = buf;
/* Compare the pattern */
for (i = 0; i < td->len; i++) {
if (p[td->offs + i] != td->pattern[i])
return -1;
}
return 0;
}
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。
this->bbt[i >> 3] |= 0x03 << (i & 0x6);
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。
下面的check_pattern（）函数调用不到的。
依次检测完所有block，creat_bbt（）函数也顺利返回。
这样nand_memory_bbt（）函数也正确返回。
接着是nand_scan_bbt（）同样顺利结束。
最后nand_default_bbt（）完成。
整个nand_scan（）的工作终于完成咯，好长。
MTD的坏块管理(一)-快速了解MTD的坏块管理? 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。? 在struct nand_chip中与bbt相关的结构体如下： struct nand_chip { }; 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的结构体类型定义如下： struct nand_bbt_descr { }; 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>。? 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坏块管理(二)-内核获取Nandflash的参数过程? 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, {"NAND 16MiB 1,8V 16-bit",? 0x43,NAND_BUSWIDTH_16},3V 16-bit",? 0x53, ...... } 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） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
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