一个项目引起的7天写一个nor flash字符驱动程序的经历

chenrvmldd

仅以此文纪念自己的程序员生涯的开端！
故事源于一个刚毕业的学生，也就是本故事的主人公作者，废话少说，开始故事：
2011年2月21号：
也就是今天我带着喜悦和莫名的伤感来到一个牛逼的公司报道，开始我正式的程序员生涯，作为一个新人来讲，那个时候我觉得刚开始肯定会有很多人指导你的工作，可是报道之后才发现一切都靠自己，没有人主动指导你什么，只有你不懂的时候自己找适合的人去问，所以基本也是很重要的，好，开始说项目吧。


需求分析：
在嵌入式linux中一般我们更新内核和rootfs的时候，都需要再UBOOT的支持下才能更新，而且要输入一大串的命令，这样比较不方便，因此我们尝试在内核运行的时候直接将内核和rootfs更新掉，（在本文中Uboot,kernel,rootfs都存放在nor flash）
本文的nor flash容量为16M，其地址
ff000000          ~       ff03ffff               UBOOT
ff060000          ~       ff11ffff               Kernel
ff120000          ~       ffffffff                 filesystem
看完需求分析，我的头脑一片空白，说实在话：因为我不知道什么叫nor flash?nand flash？当然刚开始最好的方法就是google and baidu. After google and baidu之后我大概了解nor flash是一种字符设备，按照我以前所学的知识来理解：既然作为一种设备，那么在linux下设备都可以作为文件存在，那么在Linux中写文件和都文件那岂不是很简单吗？说是迟那是快我就有了下面的想法：
1.        首先我可以把nor flash作为一个设备文件打开，通过open调用，返回一个设备文件描述符fd1
2.        将kernel文件或者filesystem文件下载到嵌入式系统中去（注意：这里的kernel文件和filesystem文件是要去更新nor flash中的文件）
3.        open下载进去的kernel文件或者filesystem文件,返回一个文件描述符fd2
4.        然后通过mmap调用将fd1中要替换的区域映射到进程地址空间,mmap返回一个虚拟地址addr1
5.        将第三步open的文件fd2也通过mmap映射到进程地址空间，mmap返回一个虚拟地址add2
6.        已经知道addr1和addr2，接下来更新文件的工作就相当于字符串拷贝的工作，很简单
为了安全起见，我并没有直接按照上面的步骤来，我怕如果此方法不通，会把kernel区域破坏掉，我想先试试能不能将nor flash中的kernel区域的前16字节 都出来，开和kernel文件中的前16字节是否一致，如果一致，那至少证明这种方式可以读Nor flash的区域，那就有了我的程序员生涯的第一个程序：
1.首先通过一个宏定义nor flash中kernel的地址和大小：
#define KERNEL_START_ADDR  0xff060000
#define KERNEL_SIZE         0x000c0000 //768k
2.打开nor flash设备文件，在本系统中nor flash对应的设备文件名/dev/mem,然后将设备文件映射到进程地址空间中，返回的虚拟地址起始地址kernel_map_addr
kernel_fd =  open("/dev/mem",O_RDWR|O_SYNC);
kernel_map_addr=(char*)mmap(NULL,KERNEL_SIZE,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,kernel_fd,KERNEL_START_ADDR);
3.打印nor flash文件kernel区域的前16个字节，与kernel.img文件的前16个字节比较一下开是否读的对：
    for(i=0;i<16;i++)
    {
        printf("%x",rootfs_map_addr);
        printf("\n");
     }

这边小小的提示一下打印的时候要用”%x”,我一开始用的是”%c”,出了很多乱码，为什么会出乱码我相信读者朋友肯定知道为什么了？如果不知道大家google一下吧！
经过上面的步骤我发现;我读出的内容和kernel.img文件的前16个字节一致 ，那证明我的程序可以读nor flash任意区域的想法是对的。下面我把代码贴出来，代码中我是分别读三个区域都进行验证的。其他区域的方法和上面提到的方法是一致的。
补充一下：如果读者对Linux中设备可以作为文件来读写的机制不了解可以去google一下，或者对mmap系统调用不是很了解的也可以去google一下，其实mmap操作我也是临时google的，才了解的

题外话：其实这天我一直搞到夜里1点多钟才休息的，刚开始程序员的生涯，就这么惨了，因为第一天我都不知道什么是交叉编译，只是以前听说过，也不知道我开发的平台是什么，就为了搞开发平台我就搞了一上午，哎，新人就是惨啊，不过第一天抗过来了，有了这么大的收获还是蛮幸福的！兄弟姐妹肯定会怀疑：心里肯定会想，作者不是写字符驱动吗？怎么现在一点也没有，在这里我做个保证，到第三天肯定会有的，我之所以这样写的原因有三个：
第一：记录一下我做一个项目从无到有的经历
第二：让大家了解做这个项目的研究的思路
第三：与大家分享我遇到问题时候解决问题的思路，我觉得第三点是最重要的

1. 
   
2. /**********************************  Include  ********************************/
   
3. #include<stdarg.h>
   
4. #include<stdlib.h>
   
5. #include<string.h>
   
6. #include<stdio.h>
   
7. 
   
8. #include <unistd.h>
   
9. #include <fcntl.h>
   
10. #include <assert.h>
    
11. #include <time.h>
    
12. 
    
13. #include <sys/ioctl.h>
    
14. #include <sys/mman.h>
    
15. 
    
16. 
    
17. /**********************************  Define  *********************************/
    
18. #define  UBOOT_START_ADDR   0xff000000
    
19. #define  UBOOT_SIZE         0x00040000 //256k
    
20. 
    
21. #define KERNEL_START_ADDR  0xff060000
    
22. #define KERNEL_SIZE         0x000c0000 //768k
    
23. 
    
24. #define  ROOTFS_START_ADDR    0xff120000
    
25. #define   ROOTFS_SIZE         0x00ee0000 //15232k
    
26. 
    
27. /******************************  Local Variable  *****************************/
    
28. 
    
29. static int  uboot_fd;
    
30. static int  kernel_fd;
    
31. static int  rootfs_fd;
    
32. 
    
33. volatile char *uboot_map_addr;//address from using mmap（）
    
34. volatile char *kernel_map_addr;
    
35. volatile char *rootfs_map_addr;
    
36. 
    
37. /******************************  Extern Variable  ****************************/
    
38. 
    
39. /******************************  Local Function  *****************************/
    
40. 
    
41. static int openMemRW(void);
    
42. static void closeMemRW(void);
    
43. 
    
44. /*********************************  Code  ************************************/
    
45. 
    
46. 
    
47. 
    
48. int main(int argc, char* argv[])
    
49. {
    
50. 
    
51. //         if(argc<1)
    
52. //      {
    
53. //        printf("parameter error!\n");
    
54. //        return -1;
    
55. //       }   
    
56.    // -----------------------------------------------------------
    
57.    // Step 1, open /dev/mem to access NOR FLASH
    
58.    // -----------------------------------------------------------
    
59. 
    
60.      int len,i;
    
61.      
    
62.      len=strlen(argv[1])+1;
    
63.      
    
64.      for(i=0;i<len;i++)
    
65.      printf("%c\n",argv[1][i]);
    
66.    
    
67.     if(openMemRW()<0)
    
68.     {
    
69.         printf("openMemRW fail\n");
    
70.         return -1;
    
71.     }
    
72.     closeMemRW();
    
73.     return 0;
    
74. }
    
75. 
    
76. static int openMemRW(void)
    
77. 
    
78. {
    
79.           int i;
    
80.        
    
81.              //将NOR FLASH的uboot区域映射到进程空间,以便以后直接通过访问映射的进程区域来访问uboot区域
    
82.     uboot_fd =  open("/dev/mem",O_RDWR|O_SYNC);
    
83.     if(uboot_fd < 0)
    
84.     {
    
85.         printf("open /dev/mem failed!\n");
    
86.         return -1;
    
87.     }
    
88.     uboot_map_addr = (char *)mmap(NULL,UBOOT_SIZE,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,uboot_fd,UBOOT_START_ADDR);
    
89.     if(uboot_map_addr == NULL)
    
90.     {
    
91.         printf("openMemRW ERROR : mmap fd=%d failed!\n",uboot_fd);
    
92.         close(uboot_fd);
    
93.         return -1;
    
94.      }
    
95.     printf("uboot_map_addr=%x\n",uboot_map_addr);
    
96.    
    
97.     for(i=0;i<16;i++)
    
98.     {
    
99.         printf("%x ",uboot_map_addr[i]);
    
100.         printf("\n");
     
101.      }
     
102.     printf("__uboot_map_addr=%x\n",&uboot_map_addr[i]);
     
103.    // printf("usage:%s string\n",uboot_map_addr);
     
104.                 //将NOR FLASH的kernel区域映射到进程空间,以便以后直接通过访问映射的进程区域来访问kernel区域
     
105.     kernel_fd =  open("/dev/mem",O_RDWR|O_SYNC);
     
106.     if(kernel_fd < 0)
     
107.      {
     
108.         printf("open /dev/mem failed!\n");
     
109.         return -1;
     
110.       }
     
111.     kernel_map_addr = (char *)mmap(NULL,KERNEL_SIZE,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,kernel_fd,KERNEL_START_ADDR);
     
112.     if(kernel_map_addr == NULL)
     
113.      {
     
114.         printf("openMemRW ERROR : mmap fd=%d failed!\n",kernel_fd);
     
115.         close(kernel_fd);
     
116.         return -1;
     
117.       }
     
118.     printf("kernel_map_addr=%x\n",kernel_map_addr);
     
119.    
     
120.     for(i=0;i<16;i++)
     
121.     {
     
122.         printf("%x",kernel_map_addr[i]);
     
123.         printf("\n");
     
124.      }
     
125.     printf("__kernel_map_addr=%x\n",&kernel_map_addr[i]);
     
126.     //printf("usage:%s string\n",kernel_map_addr);
     
127.                 //将NOR FLASH的ROOTFS区域映射到进程空间,以便以后直接通过访问映射的进程区域来访问ROOTFS区域
     
128.     rootfs_fd =  open("/dev/mem",O_RDWR|O_SYNC);
     
129.     if(rootfs_fd < 0)
     
130.      {
     
131.         printf("open /dev/mem failed!\n");
     
132.         return -1;
     
133.       }
     
134.     rootfs_map_addr = (char *)mmap(NULL,ROOTFS_SIZE ,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,rootfs_fd,ROOTFS_START_ADDR);
     
135.     if(rootfs_map_addr == NULL)
     
136.      {
     
137.         printf("openMemRW ERROR : mmap fd=%d failed!\n",rootfs_fd);
     
138.         close(rootfs_fd);
     
139.         return -1;
     
140.       }
     
141.     printf("rootfs_map_addr=%x\n",rootfs_map_addr);
     
142.     for(i=0;i<16;i++)
     
143.     {
     
144.         printf("%x",rootfs_map_addr[i]);
     
145.         printf("\n");
     
146.      }
     
147.     printf("__rootfs_map_addr=%x\n",&rootfs_map_addr[i]);
     
148. 
     
149.     //printf("usage:%s string\n",rootfs_map_addr);
     
150.         return 0;
     
151. }
     
152. //关闭映射
     
153. static void closeMemRW(void)
     
154. {
     
155.   
     
156.      munmap((void*)uboot_map_addr,UBOOT_SIZE);
     
157.               close(uboot_fd);
     
158.   
     
159.      munmap((void*)kernel_map_addr,KERNEL_SIZE);
     
160.               close(kernel_fd);
     
161. 
     
162.      munmap((void*)rootfs_map_addr,ROOTFS_SIZE);
     
163.               close(rootfs_fd);
     
164. }
     
165. 
     

复制代码

jacksaon

菜鸟表示看不懂啊

zhj1011

楼主不错，值得佩服  呵呵

wupinlang

呵呵
向诸位学习了！:wink:

jmining

太长等会看...

lang0728

挺楼主，期待更多文章

zxd_echo

很给力，升级镜像在bootloader中也可以吧，

fangjinbiao

楼主很给力，希望能多多共享

bluesky_kun

我觉得这不想是个刚工作的程序员写的
不管你们信不信，我反正信了。

qinglajiao

我的spi norflash 你这个思路我是用不了 ，不过很有借鉴意义。顶一个。