MT29F NAND driver: implement bad block handling and remapping.
authoraleph <aleph@38d2e660-2303-0410-9eaa-f027e97ec537>
Mon, 2 May 2011 14:12:16 +0000 (14:12 +0000)
committeraleph <aleph@38d2e660-2303-0410-9eaa-f027e97ec537>
Mon, 2 May 2011 14:12:16 +0000 (14:12 +0000)
Preliminar version: need to implement kblock interface.

git-svn-id: https://src.develer.com/svnoss/bertos/trunk@4870 38d2e660-2303-0410-9eaa-f027e97ec537

bertos/cpu/cortex-m3/drv/mt29f_sam3.c
bertos/cpu/cortex-m3/drv/mt29f_sam3.h
bertos/drv/mt29f.h

index fee417b79501c9467eba5a79a6f8ce777266906d..fe0f995a5da58255cdeffa7b0167b095a7262abf 100644 (file)
 
 #include <cfg/log.h>
 #include <cfg/macros.h>
-
 #include <io/sam3.h>
-
 #include <drv/timer.h>
 #include <drv/mt29f.h>
-
+#include <struct/heap.h>
 #include <cpu/power.h> /* cpu_relax() */
 #include <cpu/types.h>
 
 #define MT29F_CSID(chip)  (((chip)->chip_select << NFC_CMD_CSID_SHIFT) & NFC_CMD_CSID_MASK)
 
 
+/*
+ * Remap info written in the first page of each block
+ * used to remap bad blocks.
+ */
+struct RemapInfo
+{
+       uint32_t tag;         // Magic number to detect valid info
+       uint16_t mapped_blk;  // Bad block the block containing this info is remapping
+};
+
+
 /*
  * Translate flash page index plus a byte offset
  * in the five address cycles format needed by NAND.
@@ -111,7 +120,7 @@ static void getAddrCycles(uint32_t page, uint16_t offset, uint32_t *cycle0, uint
        *cycle0 = offset & 0xff;
        *cycle1234 = (page << 8) | ((offset >> 8) & 0xf);
 
-       LOG_INFO("mt29f addr: %lx %lx\n", *cycle1234, *cycle0);
+       //LOG_INFO("mt29f addr: %lx %lx\n", *cycle1234, *cycle0);
 }
 
 
@@ -120,11 +129,21 @@ INLINE bool nfcIsBusy(void)
        return HWREG(NFC_CMD_BASE_ADDR + NFC_CMD_NFCCMD) & 0x8000000;
 }
 
+
+/*
+ * Return true if SMC/NFC controller completed the last operations.
+ */
 INLINE bool isCmdDone(void)
 {
     return SMC_SR & SMC_SR_CMDDONE;
 }
 
+
+/*
+ * Wait for edge transition of READY/BUSY NAND
+ * signal.
+ * Return true for edge detection, false in case of timeout.
+ */
 static bool waitReadyBusy(void)
 {
        time_t start = timer_clock();
@@ -210,14 +229,14 @@ static void chipReset(Mt29f *chip)
 
 
 /**
- * Erase the whole block containing given page.
+ * Erase the whole block.
  */
-int mt29f_blockErase(Mt29f *chip, uint32_t page)
+int mt29f_blockErase(Mt29f *chip, uint16_t block)
 {
        uint32_t cycle0;
        uint32_t cycle1234;
 
-       getAddrCycles(page, 0, &cycle0, &cycle1234);
+       getAddrCycles(block * MT29F_PAGES_PER_BLOCK, 0, &cycle0, &cycle1234);
 
        sendCommand(MT29F_CSID(chip) |
                NFC_CMD_NFCCMD | NFC_CMD_ACYCLE_THREE | NFC_CMD_VCMD2 |
@@ -279,7 +298,7 @@ static bool mt29f_readPage(Mt29f *chip, uint32_t page, uint16_t offset)
        uint32_t cycle0;
        uint32_t cycle1234;
 
-       LOG_INFO("mt29f_readPage: page 0x%lx off 0x%x\n", page, offset);
+       //LOG_INFO("mt29f_readPage: page 0x%lx off 0x%x\n", page, offset);
 
        getAddrCycles(page, offset, &cycle0, &cycle1234);
 
@@ -382,23 +401,37 @@ static bool mt29f_writePageData(Mt29f *chip, uint32_t page, const void *buf, uin
 
 
 /*
- * Write the ECC for a page.
+ * Write the spare area in a page: ECC and remap block index.
  *
  * 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.
  */
-static bool mt29f_writePageEcc(Mt29f *chip, uint32_t page)
+static bool mt29f_writePageSpare(Mt29f *chip, uint32_t page)
 {
        int i;
        uint32_t *buf = (uint32_t *)NFC_SRAM_BASE_ADDR;
+       uint16_t  blk = page / MT29F_PAGES_PER_BLOCK;
+       uint16_t  page_in_blk = page % MT29F_PAGES_PER_BLOCK;
+       struct RemapInfo *remap_info = (struct RemapInfo *)(NFC_SRAM_BASE_ADDR + MT29F_REMAP_TAG_OFFSET);
 
        memset((void *)NFC_SRAM_BASE_ADDR, 0xff, MT29F_SPARE_SIZE);
 
        for (i = 0; i < MT29F_ECC_NWORDS; i++)
                buf[i] = *((reg32_t *)(SMC_BASE + SMC_ECC_PR0_OFF) + i);
 
+       // Check for remapped block
+       if (chip->block_map[blk] != blk)
+               page = chip->block_map[blk] * MT29F_PAGES_PER_BLOCK + page_in_blk;
+
+       // Write remap tag in first page in block
+       if (page_in_blk == 0)
+       {
+               remap_info->tag = MT29F_REMAP_TAG;
+               remap_info->mapped_blk = blk;
+       }
+
        return mt29f_writePage(chip, page, MT29F_DATA_SIZE);
 }
 
@@ -407,7 +440,7 @@ bool mt29f_write(Mt29f *chip, uint32_t page, const void *buf, uint16_t size)
 {
        return
                mt29f_writePageData(chip, page, buf, size) &&
-               mt29f_writePageEcc(chip, page);
+               mt29f_writePageSpare(chip, page);
 }
 
 
@@ -423,6 +456,202 @@ void mt29f_clearError(Mt29f *chip)
 }
 
 
+/*
+ * Check if the given block is marked bad: ONFI standard mandates
+ * 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)
+{
+       uint8_t *first_byte = (uint8_t *)NFC_SRAM_BASE_ADDR;
+       bool good;
+
+       // Check first byte in spare area of first page in block
+       mt29f_readPage(chip, blk * MT29F_PAGES_PER_BLOCK, MT29F_DATA_SIZE);
+       good = *first_byte == 0xFF;
+
+       if (!good)
+               LOG_INFO("mt29f: bad block %d\n", blk);
+
+       return good;
+}
+
+
+/*
+ * Return the main partition block remapped on given block in the remap
+ * partition (dest_blk).
+ */
+static int getBadBlockFromRemapBlock(Mt29f *chip, uint16_t dest_blk)
+{
+       struct RemapInfo *remap_info = (struct RemapInfo *)NFC_SRAM_BASE_ADDR;
+
+       if (!mt29f_readPage(chip, dest_blk * MT29F_PAGES_PER_BLOCK, MT29F_DATA_SIZE + MT29F_REMAP_TAG_OFFSET))
+               return -1;
+
+       if (remap_info->tag == MT29F_REMAP_TAG)
+               return remap_info->mapped_blk;
+       else
+               return -1;
+}
+
+
+/*
+ * Set a block remapping: src_blk (a block in main data partition) is remappend
+ * on dest_blk (block in reserved remapped blocks partition).
+ */
+static bool setMapping(Mt29f *chip, uint32_t src_blk, uint32_t dest_blk)
+{
+       struct RemapInfo *remap_info = (struct RemapInfo *)NFC_SRAM_BASE_ADDR;
+
+       LOG_INFO("mt29f, setMapping(): src=%ld dst=%ld\n", src_blk, dest_blk);
+
+       if (!mt29f_readPage(chip, dest_blk * MT29F_PAGES_PER_BLOCK, MT29F_DATA_SIZE + MT29F_REMAP_TAG_OFFSET))
+               return false;
+
+       remap_info->tag = MT29F_REMAP_TAG;
+       remap_info->mapped_blk = src_blk;
+
+       return mt29f_writePage(chip, dest_blk * MT29F_PAGES_PER_BLOCK, MT29F_DATA_SIZE + MT29F_REMAP_TAG_OFFSET);
+}
+
+
+/*
+ * Get a new block from the remap partition to use as a substitute
+ * for a bad block.
+ */
+static uint16_t getFreeRemapBlock(Mt29f *chip)
+{
+       int blk;
+
+       for (blk = chip->remap_start; blk < MT29F_NUM_BLOCKS; blk++)
+       {
+               if (blockIsGood(chip, blk))
+               {
+                       chip->remap_start = blk + 1;
+                       return blk;
+               }
+       }
+
+       LOG_ERR("mt29f: reserved blocks for bad block remapping exhausted!\n");
+       return 0;
+}
+
+
+/*
+ * Check if NAND is initialized.
+ */
+static bool chipIsMarked(Mt29f *chip)
+{
+       return getBadBlockFromRemapBlock(chip, MT29F_NUM_USER_BLOCKS) != -1;
+}
+
+
+/*
+ * Initialize NAND (format). Scan NAND for factory marked bad blocks.
+ * All bad blocks found are remapped to the remap partition: each
+ * block in the remap partition used to remap bad blocks is marked.
+ */
+static void initBlockMap(Mt29f *chip)
+{
+       unsigned b, last;
+
+       // Default is for each block to not be remapped
+       for (b = 0; b < MT29F_NUM_USER_BLOCKS; b++)
+               chip->block_map[b] = b;
+       chip->remap_start = MT29F_NUM_USER_BLOCKS;
+
+       if (chipIsMarked(chip))
+       {
+               LOG_INFO("mt29f: found initialized NAND, searching for remapped blocks\n");
+
+               // Scan for assigned blocks in remap area
+               for (b = last = MT29F_NUM_USER_BLOCKS; b < MT29F_NUM_BLOCKS; b++)
+               {
+                       if (blockIsGood(chip, b))
+                       {
+                               int remapped_blk = getBadBlockFromRemapBlock(chip, b);
+                               if (remapped_blk != -1 && remapped_blk != MT29F_NULL_REMAP)
+                               {
+                                       LOG_INFO("mt29f: found remapped block %d->%d\n", remapped_blk, b);
+                                       chip->block_map[remapped_blk] = b;
+                                       last = b + 1;
+                               }
+                       }
+               }
+               chip->remap_start = last;
+       }
+       else
+       {
+               bool remapped_anything = false;
+
+               LOG_INFO("mt29f: found new NAND, searching for bad blocks\n");
+
+               for (b = 0; b < MT29F_NUM_USER_BLOCKS; b++)
+               {
+                       if (!blockIsGood(chip, b))
+                       {
+                               chip->block_map[b] = getFreeRemapBlock(chip);
+                               setMapping(chip, b, chip->block_map[b]);
+                               remapped_anything = true;
+                               LOG_INFO("mt29f: 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
+                * remap to mark NAND and detect we already scanned it next time.
+                */
+               if (!remapped_anything)
+               {
+                       setMapping(chip, MT29F_NULL_REMAP, MT29F_NUM_USER_BLOCKS);
+                       LOG_INFO("mt29f: no bad block founds, marked NAND\n");
+               }
+       }
+}
+
+
+#ifdef _DEBUG
+
+/*
+ * Erase all blocks.
+ * DON'T USE on production chips: this function will try to erase
+ * factory marked bad blocks too.
+ */
+static void mt29f_wipe(Mt29f *chip)
+{
+       int b;
+       for (b = 0; b < MT29F_NUM_BLOCKS; b++)
+       {
+               LOG_INFO("mt29f: erasing block %d\n", b);
+               mt29f_blockErase(chip, b);
+       }
+}
+
+/*
+ * Create some bad blocks, erasing them and writing the bad block mark.
+ */
+static void mt29f_ruinSomeBlocks(Mt29f *chip)
+{
+       int bads[] = { 7, 99, 555, 1003, 1004, 1432 };
+       unsigned i;
+
+       LOG_INFO("mt29f: erasing mark\n");
+       mt29f_blockErase(chip, MT29F_NUM_USER_BLOCKS);
+
+       for (i = 0; i < countof(bads); i++)
+       {
+               LOG_INFO("mt29f: erasing block %d\n", bads[i]);
+               mt29f_blockErase(chip, bads[i]);
+
+               LOG_INFO("mt29f: marking page %d as bad\n", bads[i] * MT29F_PAGES_PER_BLOCK);
+               memset((void *)NFC_SRAM_BASE_ADDR, 0, MT29F_SPARE_SIZE);
+               mt29f_writePage(chip, bads[i] * MT29F_PAGES_PER_BLOCK, MT29F_DATA_SIZE);
+       }
+}
+
+#endif
+
+
 static void initPio(void)
 {
        /*
@@ -493,14 +722,23 @@ static void initSmc(void)
 }
 
 
-void mt29f_init(Mt29f *chip, uint8_t chip_select)
+bool mt29f_init(Mt29f *chip, struct Heap *heap, uint8_t chip_select)
 {
        memset(chip, 0, sizeof(Mt29f));
 
        chip->chip_select = chip_select;
+       chip->block_map = heap_allocmem(heap, MT29F_NUM_USER_BLOCKS * sizeof(*chip->block_map));
+       if (!chip->block_map)
+       {
+               LOG_ERR("mt29f: error allocating block map\n");
+               return false;
+       }
 
        initPio();
        initSmc();
        chipReset(chip);
+       initBlockMap(chip);
+
+       return true;
 }
 
index c3fa31d5b6f9b4c3eb05b4c5caae57bcccc8b84e..3a8a9abe68cd7dbedebe164af8cca92b54f0333d 100644 (file)
 
 
 // MT29F2G08AAD, FIXME: configurable
-#define MT29F_DATA_SIZE   0x800       // 2048 B
-#define MT29F_SPARE_SIZE  0x40        // 64 B
-#define MT29F_PAGE_SIZE   (MT29F_DATA_SIZE + MT29F_SPARE_SIZE)
-#define MT29F_BLOCK_SIZE  0x20000     // 128 kB
-#define MT29F_SIZE        0x10000000  // 256 MB
-#define MT29F_ECC_NWORDS  (MT29F_DATA_SIZE / 256)
+#define MT29F_DATA_SIZE         0x800       // 2048 B
+#define MT29F_SPARE_SIZE        0x40        // 64 B
+#define MT29F_PAGE_SIZE         (MT29F_DATA_SIZE + MT29F_SPARE_SIZE)
+#define MT29F_PAGES_PER_BLOCK   64
+#define MT29F_NUM_BLOCKS        2048
+#define MT29F_ECC_NWORDS        (MT29F_DATA_SIZE / 256)
+#define MT29F_REMAP_TAG_OFFSET  0x38
+#define MT29F_REMAP_TAG         0x3e10c8ed
+// Used to setup a dummy remup
+#define MT29F_NULL_REMAP        0xfffe
+
+// Number of reserved block for remapping
+#define MT29F_NUM_REMAP_BLOCKS  128
+// Number of usable blocks, and index of first remapping block
+#define MT29F_NUM_USER_BLOCKS   (MT29F_NUM_BLOCKS - MT29F_NUM_REMAP_BLOCKS)
+
 
 /*
  * PIO definitions.
index 82078d4b2451f106e2863e7a22144911950f2dee..cf80ea7729964c4c8b2163c658d9799092d42b45 100644 (file)
 *
 * This module allows read/write access to Micron MT29F serial
 * NANDs.
-* It is a block device, so it must be accessed using the KBlock
-* interface functions (see kblock.h).
-*
-* Once you have opened the flash for writing, you may want to use
-* kblock_trim() to avoid overwriting data on other flash banks.
-*
-* Example usage:
-* \code
-* Mt29f chip;
-* mt29f_init(&chip);
-* // enable access only on desired blocks
-* // start block = 50, num blocks = 20
-* kblock_trim(&chip.blk, 50, 20);
-* // ...
-* // now write to the flash
-* // block number is automatically converted
-* kblock_write(&chip.blk, 0, buf, 0, 128);
-* \endcode
 *
 * \author Stefano Fedrigo <aleph@develer.com>
 *
 * $WIZ$ module_name = "mt29f"
-* $WIZ$ module_depends = "kfile", "kfile_block", "kblock"
+* $WIZ$ module_depends = "kfile", "kfile_block", "kblock", "heap"
 * $WIZ$ module_configuration = "bertos/cfg/cfg_mt29f.h"
 */
 
 #define DRV_MT29F_H
 
 #include "cfg/cfg_mt29f.h"
-
 #include <cfg/macros.h>
-//#include <cfg/compiler.h>
-
-//#include <cpu/attr.h>
 
 
 /**
  */
 typedef struct Mt29f
 {
-       uint8_t chip_select;
-       uint8_t status;
+       uint8_t   chip_select;
+       uint8_t   status;
+
+       uint16_t *block_map;    // For bad blocks remapping
+       uint16_t  remap_start;  // First unused remap block
 } Mt29f;
 
-void mt29f_init(Mt29f *chip, uint8_t chip_select);
+struct Heap;
+
+bool mt29f_init(Mt29f *chip, struct Heap *heap, uint8_t chip_select);
 bool mt29f_getDevId(Mt29f *chip, uint8_t dev_id[5]);
-int mt29f_blockErase(Mt29f *chip, uint32_t blk);
+int mt29f_blockErase(Mt29f *chip, uint16_t block);
 bool mt29f_read(Mt29f *chip, uint32_t page, void *buf, uint16_t size);
 bool mt29f_write(Mt29f *chip, uint32_t page, const void *buf, uint16_t size);
 int mt29f_error(Mt29f *chip);