Quelle  nand_micron.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
/*
 * Copyright (C) 2017 Free Electrons
 * Copyright (C) 2017 NextThing Co
 *
 * Author: Boris Brezillon <boris.brezillon@free-electrons.com>
 */

#include <linux/slab.h>

#include "internals.h"

/*
 * Special Micron status bit 3 indicates that the block has been
 * corrected by on-die ECC and should be rewritten.
 */
#define NAND_ECC_STATUS_WRITE_RECOMMENDED BIT(3)

/*
 * On chips with 8-bit ECC and additional bit can be used to distinguish
 * cases where a errors were corrected without needing a rewrite
 *
 * Bit 4 Bit 3 Bit 0 Description
 * ----- ----- ----- -----------
 * 0     0     0     No Errors
 * 0     0     1     Multiple uncorrected errors
 * 0     1     0     4 - 6 errors corrected, recommend rewrite
 * 0     1     1     Reserved
 * 1     0     0     1 - 3 errors corrected
 * 1     0     1     Reserved
 * 1     1     0     7 - 8 errors corrected, recommend rewrite
 */
#define NAND_ECC_STATUS_MASK  (BIT(4) | BIT(3) | BIT(0))
#define NAND_ECC_STATUS_UNCORRECTABLE BIT(0)
#define NAND_ECC_STATUS_4_6_CORRECTED BIT(3)
#define NAND_ECC_STATUS_1_3_CORRECTED BIT(4)
#define NAND_ECC_STATUS_7_8_CORRECTED (BIT(4) | BIT(3))

struct nand_onfi_vendor_micron {
 u8 two_plane_read;
 u8 read_cache;
 u8 read_unique_id;
 u8 dq_imped;
 u8 dq_imped_num_settings;
 u8 dq_imped_feat_addr;
 u8 rb_pulldown_strength;
 u8 rb_pulldown_strength_feat_addr;
 u8 rb_pulldown_strength_num_settings;
 u8 otp_mode;
 u8 otp_page_start;
 u8 otp_data_prot_addr;
 u8 otp_num_pages;
 u8 otp_feat_addr;
 u8 read_retry_options;
 u8 reserved[72];
 u8 param_revision;
} __packed;

struct micron_on_die_ecc {
 bool forced;
 bool enabled;
 void *rawbuf;
};

struct micron_nand {
 struct micron_on_die_ecc ecc;
};

static int micron_nand_setup_read_retry(struct nand_chip *chip, int retry_mode)
{
 u8 feature[ONFI_SUBFEATURE_PARAM_LEN] = {retry_mode};

 return nand_set_features(chip, ONFI_FEATURE_ADDR_READ_RETRY, feature);
}

/*
 * Configure chip properties from Micron vendor-specific ONFI table
 */
static int micron_nand_onfi_init(struct nand_chip *chip)
{
 struct nand_parameters *p = &chip->parameters;

 if (p->onfi) {
  struct nand_onfi_vendor_micron *micron = (void *)p->onfi->vendor;

  chip->read_retries = micron->read_retry_options;
  chip->ops.setup_read_retry = micron_nand_setup_read_retry;
 }

 if (p->supports_set_get_features) {
  set_bit(ONFI_FEATURE_ADDR_READ_RETRY, p->set_feature_list);
  set_bit(ONFI_FEATURE_ON_DIE_ECC, p->set_feature_list);
  set_bit(ONFI_FEATURE_ADDR_READ_RETRY, p->get_feature_list);
  set_bit(ONFI_FEATURE_ON_DIE_ECC, p->get_feature_list);
 }

 return 0;
}

static int micron_nand_on_die_4_ooblayout_ecc(struct mtd_info *mtd,
           int section,
           struct mtd_oob_region *oobregion)
{
 if (section >= 4)
  return -ERANGE;

 oobregion->offset = (section * 16) + 8;
 oobregion->length = 8;

 return 0;
}

static int micron_nand_on_die_4_ooblayout_free(struct mtd_info *mtd,
            int section,
            struct mtd_oob_region *oobregion)
{
 if (section >= 4)
  return -ERANGE;

 oobregion->offset = (section * 16) + 2;
 oobregion->length = 6;

 return 0;
}

static const struct mtd_ooblayout_ops micron_nand_on_die_4_ooblayout_ops = {
 .ecc = micron_nand_on_die_4_ooblayout_ecc,
 .free = micron_nand_on_die_4_ooblayout_free,
};

static int micron_nand_on_die_8_ooblayout_ecc(struct mtd_info *mtd,
           int section,
           struct mtd_oob_region *oobregion)
{
 struct nand_chip *chip = mtd_to_nand(mtd);

 if (section)
  return -ERANGE;

 oobregion->offset = mtd->oobsize - chip->ecc.total;
 oobregion->length = chip->ecc.total;

 return 0;
}

static int micron_nand_on_die_8_ooblayout_free(struct mtd_info *mtd,
            int section,
            struct mtd_oob_region *oobregion)
{
 struct nand_chip *chip = mtd_to_nand(mtd);

 if (section)
  return -ERANGE;

 oobregion->offset = 2;
 oobregion->length = mtd->oobsize - chip->ecc.total - 2;

 return 0;
}

static const struct mtd_ooblayout_ops micron_nand_on_die_8_ooblayout_ops = {
 .ecc = micron_nand_on_die_8_ooblayout_ecc,
 .free = micron_nand_on_die_8_ooblayout_free,
};

static int micron_nand_on_die_ecc_setup(struct nand_chip *chip, bool enable)
{
 struct micron_nand *micron = nand_get_manufacturer_data(chip);
 u8 feature[ONFI_SUBFEATURE_PARAM_LEN] = { 0, };
 int ret;

 if (micron->ecc.forced)
  return 0;

 if (micron->ecc.enabled == enable)
  return 0;

 if (enable)
  feature[0] |= ONFI_FEATURE_ON_DIE_ECC_EN;

 ret = nand_set_features(chip, ONFI_FEATURE_ON_DIE_ECC, feature);
 if (!ret)
  micron->ecc.enabled = enable;

 return ret;
}

static int micron_nand_on_die_ecc_status_4(struct nand_chip *chip, u8 status,
        void *buf, int page,
        int oob_required)
{
 struct micron_nand *micron = nand_get_manufacturer_data(chip);
 struct mtd_info *mtd = nand_to_mtd(chip);
 unsigned int step, max_bitflips = 0;
 bool use_datain = false;
 int ret;

 if (!(status & NAND_ECC_STATUS_WRITE_RECOMMENDED)) {
  if (status & NAND_STATUS_FAIL)
   mtd->ecc_stats.failed++;

  return 0;
 }

 /*
 * The internal ECC doesn't tell us the number of bitflips that have
 * been corrected, but tells us if it recommends to rewrite the block.
 * If it's the case, we need to read the page in raw mode and compare
 * its content to the corrected version to extract the actual number of
 * bitflips.
 * But before we do that, we must make sure we have all OOB bytes read
 * in non-raw mode, even if the user did not request those bytes.
 */
 if (!oob_required) {
  /*
 * We first check which operation is supported by the controller
 * before running it. This trick makes it possible to support
 * all controllers, even the most constraints, without almost
 * any performance hit.
 *
 * TODO: could be enhanced to avoid repeating the same check
 * over and over in the fast path.
 */
  if (!nand_has_exec_op(chip) ||
      !nand_read_data_op(chip, chip->oob_poi, mtd->oobsize, false,
           true))
   use_datain = true;

  if (use_datain)
   ret = nand_read_data_op(chip, chip->oob_poi,
      mtd->oobsize, false, false);
  else
   ret = nand_change_read_column_op(chip, mtd->writesize,
        chip->oob_poi,
        mtd->oobsize, false);
  if (ret)
   return ret;
 }

 micron_nand_on_die_ecc_setup(chip, false);

 ret = nand_read_page_op(chip, page, 0, micron->ecc.rawbuf,
    mtd->writesize + mtd->oobsize);
 if (ret)
  return ret;

 for (step = 0; step < chip->ecc.steps; step++) {
  unsigned int offs, i, nbitflips = 0;
  u8 *rawbuf, *corrbuf;

  offs = step * chip->ecc.size;
  rawbuf = micron->ecc.rawbuf + offs;
  corrbuf = buf + offs;

  for (i = 0; i < chip->ecc.size; i++)
   nbitflips += hweight8(corrbuf[i] ^ rawbuf[i]);

  offs = (step * 16) + 4;
  rawbuf = micron->ecc.rawbuf + mtd->writesize + offs;
  corrbuf = chip->oob_poi + offs;

  for (i = 0; i < chip->ecc.bytes + 4; i++)
   nbitflips += hweight8(corrbuf[i] ^ rawbuf[i]);

  if (WARN_ON(nbitflips > chip->ecc.strength))
   return -EINVAL;

  max_bitflips = max(nbitflips, max_bitflips);
  mtd->ecc_stats.corrected += nbitflips;
 }

 return max_bitflips;
}

static int micron_nand_on_die_ecc_status_8(struct nand_chip *chip, u8 status)
{
 struct mtd_info *mtd = nand_to_mtd(chip);

 /*
 * With 8/512 we have more information but still don't know precisely
 * how many bit-flips were seen.
 */
 switch (status & NAND_ECC_STATUS_MASK) {
 case NAND_ECC_STATUS_UNCORRECTABLE:
  mtd->ecc_stats.failed++;
  return 0;
 case NAND_ECC_STATUS_1_3_CORRECTED:
  mtd->ecc_stats.corrected += 3;
  return 3;
 case NAND_ECC_STATUS_4_6_CORRECTED:
  mtd->ecc_stats.corrected += 6;
  /* rewrite recommended */
  return 6;
 case NAND_ECC_STATUS_7_8_CORRECTED:
  mtd->ecc_stats.corrected += 8;
  /* rewrite recommended */
  return 8;
 default:
  return 0;
 }
}

static int
micron_nand_read_page_on_die_ecc(struct nand_chip *chip, uint8_t *buf,
     int oob_required, int page)
{
 struct mtd_info *mtd = nand_to_mtd(chip);
 bool use_datain = false;
 u8 status;
 int ret, max_bitflips = 0;

 ret = micron_nand_on_die_ecc_setup(chip, true);
 if (ret)
  return ret;

 ret = nand_read_page_op(chip, page, 0, NULL, 0);
 if (ret)
  goto out;

 ret = nand_status_op(chip, &status);
 if (ret)
  goto out;

 /*
 * We first check which operation is supported by the controller before
 * running it. This trick makes it possible to support all controllers,
 * even the most constraints, without almost any performance hit.
 *
 * TODO: could be enhanced to avoid repeating the same check over and
 * over in the fast path.
 */
 if (!nand_has_exec_op(chip) ||
     !nand_read_data_op(chip, buf, mtd->writesize, false, true))
  use_datain = true;

 if (use_datain) {
  ret = nand_exit_status_op(chip);
  if (ret)
   goto out;

  ret = nand_read_data_op(chip, buf, mtd->writesize, false,
     false);
  if (!ret && oob_required)
   ret = nand_read_data_op(chip, chip->oob_poi,
      mtd->oobsize, false, false);
 } else {
  ret = nand_change_read_column_op(chip, 0, buf, mtd->writesize,
       false);
  if (!ret && oob_required)
   ret = nand_change_read_column_op(chip, mtd->writesize,
        chip->oob_poi,
        mtd->oobsize, false);
 }

 if (chip->ecc.strength == 4)
  max_bitflips = micron_nand_on_die_ecc_status_4(chip, status,
              buf, page,
              oob_required);
 else
  max_bitflips = micron_nand_on_die_ecc_status_8(chip, status);

out:
 micron_nand_on_die_ecc_setup(chip, false);

 return ret ? ret : max_bitflips;
}

static int
micron_nand_write_page_on_die_ecc(struct nand_chip *chip, const uint8_t *buf,
      int oob_required, int page)
{
 int ret;

 ret = micron_nand_on_die_ecc_setup(chip, true);
 if (ret)
  return ret;

 ret = nand_write_page_raw(chip, buf, oob_required, page);
 micron_nand_on_die_ecc_setup(chip, false);

 return ret;
}

enum {
 /* The NAND flash doesn't support on-die ECC */
 MICRON_ON_DIE_UNSUPPORTED,

 /*
 * The NAND flash supports on-die ECC and it can be
 * enabled/disabled by a set features command.
 */
 MICRON_ON_DIE_SUPPORTED,

 /*
 * The NAND flash supports on-die ECC, and it cannot be
 * disabled.
 */
 MICRON_ON_DIE_MANDATORY,
};

#define MICRON_ID_INTERNAL_ECC_MASK GENMASK(1, 0)
#define MICRON_ID_ECC_ENABLED  BIT(7)

/*
 * Try to detect if the NAND support on-die ECC. To do this, we enable
 * the feature, and read back if it has been enabled as expected. We
 * also check if it can be disabled, because some Micron NANDs do not
 * allow disabling the on-die ECC and we don't support such NANDs for
 * now.
 *
 * This function also has the side effect of disabling on-die ECC if
 * it had been left enabled by the firmware/bootloader.
 */
static int micron_supports_on_die_ecc(struct nand_chip *chip)
{
 const struct nand_ecc_props *requirements =
  nanddev_get_ecc_requirements(&chip->base);
 u8 id[5];
 int ret;

 if (!chip->parameters.onfi)
  return MICRON_ON_DIE_UNSUPPORTED;

 if (nanddev_bits_per_cell(&chip->base) != 1)
  return MICRON_ON_DIE_UNSUPPORTED;

 /*
 * We only support on-die ECC of 4/512 or 8/512
 */
 if  (requirements->strength != 4 && requirements->strength != 8)
  return MICRON_ON_DIE_UNSUPPORTED;

 /* 0x2 means on-die ECC is available. */
 if (chip->id.len != 5 ||
     (chip->id.data[4] & MICRON_ID_INTERNAL_ECC_MASK) != 0x2)
  return MICRON_ON_DIE_UNSUPPORTED;

 /*
 * It seems that there are devices which do not support ECC officially.
 * At least the MT29F2G08ABAGA / MT29F2G08ABBGA devices supports
 * enabling the ECC feature but don't reflect that to the READ_ID table.
 * So we have to guarantee that we disable the ECC feature directly
 * after we did the READ_ID table command. Later we can evaluate the
 * ECC_ENABLE support.
 */
 ret = micron_nand_on_die_ecc_setup(chip, true);
 if (ret)
  return MICRON_ON_DIE_UNSUPPORTED;

 ret = nand_readid_op(chip, 0, id, sizeof(id));
 if (ret)
  return MICRON_ON_DIE_UNSUPPORTED;

 ret = micron_nand_on_die_ecc_setup(chip, false);
 if (ret)
  return MICRON_ON_DIE_UNSUPPORTED;

 if (!(id[4] & MICRON_ID_ECC_ENABLED))
  return MICRON_ON_DIE_UNSUPPORTED;

 ret = nand_readid_op(chip, 0, id, sizeof(id));
 if (ret)
  return MICRON_ON_DIE_UNSUPPORTED;

 if (id[4] & MICRON_ID_ECC_ENABLED)
  return MICRON_ON_DIE_MANDATORY;

 /*
 * We only support on-die ECC of 4/512 or 8/512
 */
 if  (requirements->strength != 4 && requirements->strength != 8)
  return MICRON_ON_DIE_UNSUPPORTED;

 return MICRON_ON_DIE_SUPPORTED;
}

static int micron_nand_init(struct nand_chip *chip)
{
 struct nand_device *base = &chip->base;
 const struct nand_ecc_props *requirements =
  nanddev_get_ecc_requirements(base);
 struct mtd_info *mtd = nand_to_mtd(chip);
 struct micron_nand *micron;
 int ondie;
 int ret;

 micron = kzalloc(sizeof(*micron), GFP_KERNEL);
 if (!micron)
  return -ENOMEM;

 nand_set_manufacturer_data(chip, micron);

 ret = micron_nand_onfi_init(chip);
 if (ret)
  goto err_free_manuf_data;

 chip->options |= NAND_BBM_FIRSTPAGE;

 if (mtd->writesize == 2048)
  chip->options |= NAND_BBM_SECONDPAGE;

 ondie = micron_supports_on_die_ecc(chip);

 if (ondie == MICRON_ON_DIE_MANDATORY &&
     chip->ecc.engine_type != NAND_ECC_ENGINE_TYPE_ON_DIE) {
  pr_err("On-die ECC forcefully enabled, not supported\n");
  ret = -EINVAL;
  goto err_free_manuf_data;
 }

 if (chip->ecc.engine_type == NAND_ECC_ENGINE_TYPE_ON_DIE) {
  if (ondie == MICRON_ON_DIE_UNSUPPORTED) {
   pr_err("On-die ECC selected but not supported\n");
   ret = -EINVAL;
   goto err_free_manuf_data;
  }

  if (ondie == MICRON_ON_DIE_MANDATORY) {
   micron->ecc.forced = true;
   micron->ecc.enabled = true;
  }

  /*
 * In case of 4bit on-die ECC, we need a buffer to store a
 * page dumped in raw mode so that we can compare its content
 * to the same page after ECC correction happened and extract
 * the real number of bitflips from this comparison.
 * That's not needed for 8-bit ECC, because the status expose
 * a better approximation of the number of bitflips in a page.
 */
  if (requirements->strength == 4) {
   micron->ecc.rawbuf = kmalloc(mtd->writesize +
           mtd->oobsize,
           GFP_KERNEL);
   if (!micron->ecc.rawbuf) {
    ret = -ENOMEM;
    goto err_free_manuf_data;
   }
  }

  if (requirements->strength == 4)
   mtd_set_ooblayout(mtd,
       µn_nand_on_die_4_ooblayout_ops);
  else
   mtd_set_ooblayout(mtd,
       µn_nand_on_die_8_ooblayout_ops);

  chip->ecc.bytes = requirements->strength * 2;
  chip->ecc.size = 512;
  chip->ecc.strength = requirements->strength;
  chip->ecc.algo = NAND_ECC_ALGO_BCH;
  chip->ecc.read_page = micron_nand_read_page_on_die_ecc;
  chip->ecc.write_page = micron_nand_write_page_on_die_ecc;

  if (ondie == MICRON_ON_DIE_MANDATORY) {
   chip->ecc.read_page_raw = nand_read_page_raw_notsupp;
   chip->ecc.write_page_raw = nand_write_page_raw_notsupp;
  } else {
   if (!chip->ecc.read_page_raw)
    chip->ecc.read_page_raw = nand_read_page_raw;
   if (!chip->ecc.write_page_raw)
    chip->ecc.write_page_raw = nand_write_page_raw;
  }
 }

 return 0;

err_free_manuf_data:
 kfree(micron->ecc.rawbuf);
 kfree(micron);

 return ret;
}

static void micron_nand_cleanup(struct nand_chip *chip)
{
 struct micron_nand *micron = nand_get_manufacturer_data(chip);

 kfree(micron->ecc.rawbuf);
 kfree(micron);
}

static void micron_fixup_onfi_param_page(struct nand_chip *chip,
      struct nand_onfi_params *p)
{
 /*
 * MT29F1G08ABAFAWP-ITE:F and possibly others report 00 00 for the
 * revision number field of the ONFI parameter page. Assume ONFI
 * version 1.0 if the revision number is 00 00.
 */
 if (le16_to_cpu(p->revision) == 0)
  p->revision = cpu_to_le16(ONFI_VERSION_1_0);
}

const struct nand_manufacturer_ops micron_nand_manuf_ops = {
 .init = micron_nand_init,
 .cleanup = micron_nand_cleanup,
 .fixup_onfi_param_page = micron_fixup_onfi_param_page,
};