Fix comments.
[bertos.git] / bertos / drv / nand.c
index 81be0ff1086826d9a4e817656d6ea4657f956f5b..82f5f697a30dbdec8294b41a4fb2feff0c239234 100644 (file)
 * Copyright 2011 Develer S.r.l. (http://www.develer.com/)
 * -->
 *
-* \brief NAND driver
+* \brief ONFI 1.0 compliant NAND kblock driver
 *
-* This module allows read/write access to ONFI 1.0 compliant NANDs.
+* Defective blocks are remapped in a reserved area of configurable size
+* at the bottom of the NAND.
+* At the moment there is no wear-leveling block translation: kblock's blocks
+* are mapped directly on NAND erase blocks: when a (k)block is written the
+* corresponding erase block is erased and all pages within are rewritten.
+* Partial write is not possible: it's recommended to use buffered mode.
+*
+* The driver needs to format the NAND before use. If the initialization code
+* detects a fresh memory it does a bad block scan and a formatting.
+* Format info isn't stored in NAND in a global structure: each block has its
+* info written in the spare area of its first page.  These info contais a tag
+* to detect formatted blocks and an index for bad block remapping (struct
+* RemapInfo).
+*
+* The ECC for each page is written in the spare area too.
+*
+* Works only in 8 bit data mode and NAND parameters are not
+* detected at run-time, but hand-configured in cfg_nand.h.
+*
+* Heap is needed to allocate the tipically large buffer necessary
+* to erase and write a block.
 *
 * \author Stefano Fedrigo <aleph@develer.com>
+*
+* notest: avr
 */
 
 #include "nand.h"
-
 #include <cfg/log.h>
 #include <struct/heap.h>
 #include <string.h> // memset
 
 
 /*
- * Remap info written in the first page of each block
- * used to remap bad blocks.
+ * Remap info written in the first page of each block.
+ *
+ * This structure is used in blocks of the reserved area to store
+ * which block the block containing the structure is remapping.
+ * It's stored in all other blocks too to mark a formatted block.
+ * In this case the member mapped_blk has non meaning.
  */
 struct RemapInfo
 {
@@ -53,21 +78,47 @@ struct RemapInfo
        uint16_t mapped_blk;  // Bad block the block containing this info is remapping
 };
 
+// Where RemapInfo is stored in the spare area
 #define NAND_REMAP_TAG_OFFSET  (CONFIG_NAND_SPARE_SIZE - sizeof(struct RemapInfo))
+
+// Fixed tag to detect RemapInfo
 #define NAND_REMAP_TAG         0x3e10c8ed
 
+/*
+ * Number of ECC words computed for a page.
+ *
+ * For 2048 bytes pages and 1 ECC word each 256 bytes,
+ * 24 bytes of ECC data are stored.
+ */
 #define NAND_ECC_NWORDS        (CONFIG_NAND_DATA_SIZE / 256)
 
-// NAND flash status codes
+// Total page size (user data + spare) in bytes
+#define NAND_PAGE_SIZE         (CONFIG_NAND_DATA_SIZE + CONFIG_NAND_SPARE_SIZE)
+
+// Erase block size in bytes
+#define NAND_BLOCK_SIZE        (CONFIG_NAND_DATA_SIZE * CONFIG_NAND_PAGES_PER_BLOCK)
+
+// Number of usable blocks, and index of first remapping block
+#define NAND_NUM_USER_BLOCKS   (CONFIG_NAND_NUM_BLOCK - CONFIG_NAND_NUM_REMAP_BLOCKS)
+
+// ONFI NAND status codes
 #define NAND_STATUS_READY  BV(6)
 #define NAND_STATUS_ERROR  BV(0)
 
 
+// Get block from page
+#define PAGE(blk)            ((blk) * CONFIG_NAND_PAGES_PER_BLOCK)
+
+// Page from block and page in block
+#define BLOCK(page)          ((uint16_t)((page) / CONFIG_NAND_PAGES_PER_BLOCK))
+#define PAGE_IN_BLOCK(page)  ((uint16_t)((page) % CONFIG_NAND_PAGES_PER_BLOCK))
+
+
 /*
- * Translate flash page index plus a byte offset
+ * Translate page index plus a byte offset
  * in the five address cycles format needed by NAND.
  *
- * Cycles in x8 mode as the MT29F2G08AAD
+ * Cycles in x8 mode.
  * CA = column addr, PA = page addr, BA = block addr
  *
  * Cycle    I/O7  I/O6  I/O5  I/O4  I/O3  I/O2  I/O1  I/O0
@@ -84,19 +135,17 @@ static void getAddrCycles(uint32_t page, uint16_t offset, uint32_t *cycle0, uint
 
        *cycle0 = offset & 0xff;
        *cycle1234 = (page << 8) | ((offset >> 8) & 0xf);
-
-       //LOG_INFO("nand addr: %lx %lx\n", *cycle1234, *cycle0);
 }
 
 
-static void chipReset(Mt29f *chip)
+static void chipReset(Nand *chip)
 {
        nand_sendCommand(chip, NAND_CMD_RESET, 0, 0, 0, 0);
        nand_waitReadyBusy(chip, CONFIG_NAND_TMOUT);
 }
 
 
-static bool isOperationComplete(Mt29f *chip)
+static bool isOperationComplete(Nand *chip)
 {
        uint8_t status;
 
@@ -110,7 +159,7 @@ static bool isOperationComplete(Mt29f *chip)
 /**
  * Erase the whole block.
  */
-int nand_blockErase(Mt29f *chip, uint16_t block)
+int nand_blockErase(Nand *chip, uint16_t block)
 {
        uint32_t cycle0;
        uint32_t cycle1234;
@@ -142,7 +191,7 @@ int nand_blockErase(Mt29f *chip, uint16_t block)
 /**
  * Read Device ID and configuration codes.
  */
-bool nand_getDevId(Mt29f *chip, uint8_t dev_id[5])
+bool nand_getDevId(Nand *chip, uint8_t dev_id[5])
 {
        nand_sendCommand(chip, NAND_CMD_READID, 0, 1, 0, 0);
 
@@ -159,7 +208,7 @@ bool nand_getDevId(Mt29f *chip, uint8_t dev_id[5])
 }
 
 
-static bool nand_readPage(Mt29f *chip, uint32_t page, uint16_t offset)
+static bool nand_readPage(Nand *chip, uint32_t page, uint16_t offset)
 {
        uint32_t cycle0;
        uint32_t cycle1234;
@@ -186,7 +235,7 @@ static bool nand_readPage(Mt29f *chip, uint32_t page, uint16_t offset)
  * Read page data and ECC, checking for errors.
  * TODO: fix errors with ECC when possible.
  */
-static bool nand_read(Mt29f *chip, uint32_t page, void *buf, uint16_t offset, uint16_t size)
+static bool nand_read(Nand *chip, uint32_t page, void *buf, uint16_t offset, uint16_t size)
 {
        struct RemapInfo remap_info;
        uint32_t remapped_page = PAGE(chip->block_map[BLOCK(page)]) + PAGE_IN_BLOCK(page);
@@ -210,25 +259,22 @@ static bool nand_read(Mt29f *chip, uint32_t page, void *buf, uint16_t offset, ui
         * That guarantees the page is written by us and a valid ECC is present.
         */
        memcpy(&remap_info, (char *)buf + NAND_REMAP_TAG_OFFSET, sizeof(remap_info));
-       if (remap_info.tag == NAND_REMAP_TAG)
-               return nand_checkEcc(chip);
+       if (remap_info.tag == NAND_REMAP_TAG && !nand_checkEcc(chip))
+       {
+               chip->status |= NAND_ERR_ECC;
+               return false;
+       }
        else
                return true;
 }
 
 
 /*
- * Write data in NFC SRAM buffer to a NAND page, starting at a given offset.
+ * Write data stored in nand_dataBuffer() to a NAND page, starting at a given offset.
  * Usually offset will be 0 to write data or CONFIG_NAND_DATA_SIZE to write the spare
  * area.
- *
- * According to datasheet to get ECC computed by hardware is sufficient
- * to write the main area.  But it seems that in that way the last ECC_PR
- * register is not generated.  The workaround is to write data and dummy (ff)
- * spare data in one write, at this point the last ECC_PR is correct and
- * ECC data can be written in the spare area with a second program operation.
  */
-static bool nand_writePage(Mt29f *chip, uint32_t page, uint16_t offset)
+static bool nand_writePage(Nand *chip, uint32_t page, uint16_t offset)
 {
        uint32_t cycle0;
        uint32_t cycle1234;
@@ -267,12 +313,14 @@ static bool nand_writePage(Mt29f *chip, uint32_t page, uint16_t offset)
  * \param page           the page to be written
  * \parma original_page  if different from page, it's the page that's being remapped
  *
- * ECC data are extracted from ECC_PRx registers and written
- * in the page's spare area.
- * For 2048 bytes pages and 1 ECC word each 256 bytes,
- * 24 bytes of ECC data are stored.
+ * Implementation note for SAM3 NFC controller:
+ * according to datasheet to get ECC computed by hardware is sufficient
+ * to write the main area.  But it seems that in that way the last ECC_PR
+ * register is not generated.  The workaround is to write data and dummy (ff)
+ * spare data in one write, at this point the last ECC_PR is correct and
+ * ECC data can be written in the spare area with a second program operation.
  */
-static bool nand_write(Mt29f *chip, uint32_t page, const void *buf, size_t size)
+static bool nand_write(Nand *chip, uint32_t page, const void *buf, size_t size)
 {
        struct RemapInfo remap_info;
        uint32_t *nand_buf = (uint32_t *)nand_dataBuffer(chip);
@@ -308,7 +356,7 @@ static bool nand_write(Mt29f *chip, uint32_t page, const void *buf, size_t size)
  * that bad block are marked with "00" bytes on the spare area of the
  * first page in block.
  */
-static bool blockIsGood(Mt29f *chip, uint16_t blk)
+static bool blockIsGood(Nand *chip, uint16_t blk)
 {
        uint8_t *first_byte = (uint8_t *)nand_dataBuffer(chip);
        bool good;
@@ -328,7 +376,7 @@ static bool blockIsGood(Mt29f *chip, uint16_t blk)
  * Return the main partition block remapped on given block in the remap
  * partition (dest_blk).
  */
-static int getBadBlockFromRemapBlock(Mt29f *chip, uint16_t dest_blk)
+static int getBadBlockFromRemapBlock(Nand *chip, uint16_t dest_blk)
 {
        struct RemapInfo *remap_info = (struct RemapInfo *)nand_dataBuffer(chip);
 
@@ -343,10 +391,10 @@ static int getBadBlockFromRemapBlock(Mt29f *chip, uint16_t dest_blk)
 
 
 /*
- * Set a block remapping: src_blk (a block in main data partition) is remappend
+ * Set a block remapping: src_blk (a block in main data partition) is remapped
  * on dest_blk (block in reserved remapped blocks partition).
  */
-static bool setMapping(Mt29f *chip, uint32_t src_blk, uint32_t dest_blk)
+static bool setMapping(Nand *chip, uint32_t src_blk, uint32_t dest_blk)
 {
        struct RemapInfo *remap_info = (struct RemapInfo *)nand_dataBuffer(chip);
 
@@ -366,7 +414,7 @@ static bool setMapping(Mt29f *chip, uint32_t src_blk, uint32_t dest_blk)
  * Get a new block from the remap partition to use as a substitute
  * for a bad block.
  */
-static uint16_t getFreeRemapBlock(Mt29f *chip)
+static uint16_t getFreeRemapBlock(Nand *chip)
 {
        int blk;
 
@@ -387,7 +435,7 @@ static uint16_t getFreeRemapBlock(Mt29f *chip)
 /*
  * Check if NAND is initialized.
  */
-static bool chipIsMarked(Mt29f *chip)
+static bool chipIsMarked(Nand *chip)
 {
        return getBadBlockFromRemapBlock(chip, NAND_NUM_USER_BLOCKS) != -1;
 }
@@ -395,10 +443,10 @@ static bool chipIsMarked(Mt29f *chip)
 
 /*
  * Initialize NAND (format). Scan NAND for factory marked bad blocks.
- * All bad blocks found are remapped to the remap partition: each
+ * All found bad blocks are remapped to the remap partition: each
  * block in the remap partition used to remap bad blocks is marked.
  */
-static void initBlockMap(Mt29f *chip)
+static void initBlockMap(Nand *chip)
 {
        int b, last;
 
@@ -437,12 +485,12 @@ static void initBlockMap(Mt29f *chip)
                                chip->block_map[b] = getFreeRemapBlock(chip);
                                setMapping(chip, b, chip->block_map[b]);
                                remapped_anything = true;
-                               LOG_INFO("nand: found new bad block %d, remapped to %d\n", b, chip->block_map[b]);
+                               LOG_WARN("nand: found new bad block %d, remapped to %d\n", b, chip->block_map[b]);
                        }
                }
 
                /*
-            * If no bad blocks are found (we're lucky!) write a dummy
+            * If no bad blocks are found (we're lucky!) write anyway a dummy
                 * remap to mark NAND and detect we already scanned it next time.
                 */
                if (!remapped_anything)
@@ -460,7 +508,7 @@ static void initBlockMap(Mt29f *chip)
  * \note DON'T USE on production chips: this function will try to erase
  *       factory marked bad blocks too.
  */
-void nand_format(Mt29f *chip)
+void nand_format(Nand *chip)
 {
        int b;
 
@@ -478,7 +526,7 @@ void nand_format(Mt29f *chip)
 /*
  * Create some bad blocks, erasing them and writing the bad block mark.
  */
-void nand_ruinSomeBlocks(Mt29f *chip)
+void nand_ruinSomeBlocks(Nand *chip)
 {
        int bads[] = { 7, 99, 555, 1003, 1004, 1432 };
        unsigned i;
@@ -499,9 +547,9 @@ void nand_ruinSomeBlocks(Mt29f *chip)
 
 #endif
 
-static bool commonInit(Mt29f *chip, struct Heap *heap, unsigned chip_select)
+static bool commonInit(Nand *chip, struct Heap *heap, unsigned chip_select)
 {
-       memset(chip, 0, sizeof(Mt29f));
+       memset(chip, 0, sizeof(Nand));
 
        DB(chip->fd.priv.type = KBT_NAND);
        chip->fd.blk_size = NAND_BLOCK_SIZE;
@@ -533,7 +581,7 @@ static size_t nand_writeDirect(struct KBlock *kblk, block_idx_t idx, const void
        ASSERT(size <= NAND_BLOCK_SIZE);
        ASSERT(size % CONFIG_NAND_DATA_SIZE == 0);
 
-       //LOG_INFO("nand_writeDirect: idx=%ld offset=%d size=%d\n", idx, offset, size);
+       LOG_INFO("nand_writeDirect: idx=%ld offset=%d size=%d\n", idx, offset, size);
 
        nand_blockErase(NAND_CAST(kblk), idx);
 
@@ -562,7 +610,7 @@ static size_t nand_readDirect(struct KBlock *kblk, block_idx_t idx, void *buf, s
        ASSERT(offset < NAND_BLOCK_SIZE);
        ASSERT(size <= NAND_BLOCK_SIZE);
 
-       //LOG_INFO("nand_readDirect: idx=%ld offset=%d size=%d\n", idx, offset, size);
+       LOG_INFO("nand_readDirect: idx=%ld offset=%d size=%d\n", idx, offset, size);
 
        while (nread < size)
        {
@@ -583,14 +631,14 @@ static size_t nand_readDirect(struct KBlock *kblk, block_idx_t idx, void *buf, s
 
 static int nand_error(struct KBlock *kblk)
 {
-       Mt29f *chip = NAND_CAST(kblk);
+       Nand *chip = NAND_CAST(kblk);
        return chip->status;
 }
 
 
 static void nand_clearError(struct KBlock *kblk)
 {
-       Mt29f *chip = NAND_CAST(kblk);
+       Nand *chip = NAND_CAST(kblk);
        chip->status = 0;
 }
 
@@ -622,7 +670,7 @@ static const KBlockVTable nand_unbuffered_vt =
 /**
  * Initialize NAND kblock driver in buffered mode.
  */
-bool nand_init(Mt29f *chip, struct Heap *heap, unsigned chip_select)
+bool nand_init(Nand *chip, struct Heap *heap, unsigned chip_select)
 {
        if (!commonInit(chip, heap, chip_select))
                return false;
@@ -645,7 +693,7 @@ bool nand_init(Mt29f *chip, struct Heap *heap, unsigned chip_select)
 /**
  * Initialize NAND kblock driver in unbuffered mode.
  */
-bool nand_initUnbuffered(Mt29f *chip, struct Heap *heap, unsigned chip_select)
+bool nand_initUnbuffered(Nand *chip, struct Heap *heap, unsigned chip_select)
 {
        if (!commonInit(chip, heap, chip_select))
                return false;