1. 简介
MTD（Memory Technology Devices）是Linux内核中用于访问非易失性存储设备的子系统。它提供了一套标准的接口和驱动程序，使得开发者可以方便地在Linux系统中访问和操作Flash存储器等设备。本文将介绍在Linux下实现MTD驱动程序的详细过程。
2. MTD驱动的结构
MTD驱动程序通常由两个主要组件组成：
MTD核心层：负责提供通用的MTD接口，包括设备注册、擦除、读写等操作。它定义了一组结构体和函数指针，用于与具体的MTD设备驱动进行交互。
MTD设备驱动：负责与具体的MTD设备进行通信，并将其封装为MTD接口要求的操作。每个MTD设备驱动都必须实现一组与MTD核心层对应的接口函数，包括擦除函数、读函数和写函数等。
2.1 MTD设备驱动的实现
MTD设备驱动通常由供应商或硬件开发者提供。在编写MTD设备驱动时，一般需要完成以下几个功能：
设备识别：MTD设备驱动需要能够通过设备的ID或其他手段来识别设备，并确认其具体型号和参数。
设备初始化：根据设备的具体特性，驱动程序需要完成设备的初始化工作，包括设置存储器的时序和工作模式等。
读写操作：驱动程序需要实现擦除、读和写等操作函数，以满足MTD核心层的要求。不同类型的MTD设备的读写操作方式可能不同，驱动程序需要根据设备的特性进行相应的处理。
坏块管理：MTD设备内部可能存在一些坏块，驱动程序需要对其进行管理，以保证文件系统等上层应用的正常运行。
2.2 MTD核心层的实现
MTD核心层是MTD驱动程序的核心部分，它负责提供统一的MTD接口，方便上层应用和文件系统进行访问。MTD核心层实现的关键是以下几个方面：
设备注册：核心层提供了设备注册函数，供MTD设备驱动在初始化时进行注册。注册成功后，核心层会为每个设备分配一个唯一的设备号，以便上层应用进行访问。
读写操作：核心层提供了统一的读写接口函数，简化了上层应用的操作。上层应用可以通过调用核心层提供的读写函数来完成对MTD设备的读写操作。核心层会根据设备的底层特性调用相应的MTD设备驱动中的操作函数。
块擦除管理：核心层负责管理MTD设备的坏块信息。它提供了相关的接口函数，以便驱动程序和上层应用能够获取和更新坏块信息。
3. 实现一个简单的MTD驱动程序
为了更好地理解MTD驱动程序的实现过程，下面我们将以一个简单的MTD驱动程序为例进行说明。
3.1 设备驱动的实现
我们假设要实现一个名为"mtd_device"的驱动程序，用于访问一个具有以下特性的MTD设备：
设备型号：XYZ Flash
总容量：64MB
块大小：4KB
首先，我们需要编写一个设备驱动的源文件"mtd_device.c"，并实现以下函数：
// 设备识别函数
int mtd_device_probe(struct platform_device *pdev) {
// ... 设备识别代码 ...
}
// 设备初始化函数
int mtd_device_init(struct platform_device *pdev) {
// ... 设备初始化代码 ...
}
// 块擦除函数
int mtd_device_erase(struct mtd_info *mtd, loff_t start, size_t len) {
// ... 块擦除代码 ...
}
// 读函数
ssize_t mtd_device_read(struct mtd_info *mtd, loff_t from, size_t len, size_t *retlen, u_char *buf) {
// ... 读操作代码 ...
}
// 写函数
ssize_t mtd_device_write(struct mtd_info *mtd, loff_t to, size_t len, size_t *retlen, const u_char *buf) {
// ... 写操作代码 ...
}
// MTD设备驱动结构体
static struct mtd_info mtd_device = {
.type = MTD_NANDFLASH, // 设备类型
.size = 64 * 1024 * 1024, // 总容量
.erasesize = 4 * 1024, // 块大小
.ecc_strength = 8, // 纠错能力
.name = "XYZ Flash", // 设备型号
.probe = mtd_device_probe, // 设备识别函数
.init = mtd_device_init, // 设备初始化函数
.erase = mtd_device_erase, // 块擦除函数
.read = mtd_device_read, // 读函数
.write = mtd_device_write, // 写函数
// ... 其他成员 ...
};
// 驱动程序初始化函数
static int __init mtd_device_init(void) {
// 注册设备驱动
platform_device_register(&mtd_device);
return 0;
}
// 驱动程序卸载函数
static void __exit mtd_device_exit(void) {
// 卸载设备驱动
platform_device_unregister(&mtd_device);
}
// 指定驱动程序的初始化函数和卸载函数
module_init(mtd_device_init);
module_exit(mtd_device_exit);
// 指定驱动程序的许可证
MODULE_LICENSE("GPL");
3.2 核心层的实现
在MTD核心层中，我们需要为"mtd_device"驱动程序注册一个MTD设备：
// 注册MTD设备
mtd_device_register(&mtd_device_driver, NULL, 1);
// 反注册MTD设备
mtd_device_unregister(&mtd_device_driver);
这样，当Linux内核启动时，"mtd_device"驱动程序会被加载并注册为一个MTD设备，使得上层应用和文件系统可以通过MTD接口来访问和操作该设备。
4. 总结
本文介绍了在Linux下实现MTD驱动程序的详细过程。通过编写驱动程序和注册MTD设备，我们可以方便地在Linux系统中访问和操作Flash存储器等设备。同时，通过分析MTD核心层和设备驱动的实现原理，我们可以更好地理解MTD驱动程序的工作机制。
参考文献：
https://www.linux-mtd.infradead.org/
https://www.kernel.org/doc/html/latest/mtd/intro.html