/* * 模块名称：GD5F2GQ5UE SPI NAND Flash 驱动 * 模块功能：提供 GD5F2GQ5UE SPI NAND Flash 的初始化、读、写、擦除接口 * 适用平台：STM32F407ZGT6 + SPI1 硬件 SPI * 作者：王建锋 * 创建日期：2026-07-16 * 修改记录： * 2026-07-16 王建锋 创建初始版本 * 2026-07-17 王建锋 切换硬件 SPI，修正擦除地址，参考 NuttX 驱动 * 2026-08-27 补充函数注释（代码规范 V1.0）；修正工厂坏块扫描为首页；增加 BBT 持久化 */ /* 头文件包含区 */ #include #include "gd5f2gq5ue.h" /* * 调试输出配置 */ #define DBG_TAG "[NAND]" #include "dbg_log.h" /* 私有宏定义区 */ #define GD5F_SPI_TIMEOUT 100 #define GD5F_BBT_SIZE (GD5F_TOTAL_BLOCKS / 8) /* BBT 静态数组（1 bit 表示一个块，0=好块 1=坏块） */ static uint8_t s_bbt[GD5F_BBT_SIZE]; /* BBT 持久化：保留块池（从 NAND 顶部向下挑选出厂好块，存储 BBT 副本） */ #define GD5F_BBT_HDR_SIZE 16 static uint32_t s_bbt_pool_blocks[GD5F_BBT_POOL_COUNT]; /* BBT 保留池块号列表（出厂好块） */ static uint32_t s_bbt_pool_count = 0; /* 实际可用池块数（<= GD5F_BBT_POOL_COUNT） */ static uint32_t s_usable_blocks = GD5F_TOTAL_BLOCKS; /* dhara 可见块数（= 最低池块号） */ static uint32_t s_bbt_write_slot = 0; /* 下一写入槽（轮转指针） */ static uint32_t s_bbt_version = 0; /* 当前持久化 BBT 版本号 */ static uint8_t s_bbt_slot_dead = 0; /* 池块损坏位掩码 */ static uint8_t s_bbt_page_buf[GD5F_PAGE_SIZE]; /* BBT 读写页缓冲（静态，避免占栈） */ static uint8_t s_bbt_best[GD5F_BBT_SIZE]; /* 最高版本位图缓存 */ static const uint8_t s_bbt_magic[4] = { 'G', 'B', 'B', 'T' }; /* BBT 存储魔数 "GBBT" */ /* 外部 SPI 句柄声明 */ extern SPI_HandleTypeDef hspi1; /* DMA 完成标志（ch395f.c 中的 HAL_SPI_TxRxCpltCallback 会设置此标志） */ volatile uint8_t g_spi1_dma_done; /* DMA 阈值（字节数超过此值使用 DMA 传输） */ #define GD5F_DMA_THRESHOLD 32 /* * 函数功能：SPI1 TX DMA 完成回调（PROGRAM_LOAD 数据发送用） * 入口参数：hspi - 触发回调的 SPI 句柄 SPI_HandleTypeDef* * 返回值：无 * 限定条件：由 HAL DMA 中断调用 * 函数说明：仅当 SPI1 传输完成时置位 g_spi1_dma_done 标志 */ void HAL_SPI_TxCpltCallback(SPI_HandleTypeDef *hspi) { if (hspi->Instance == SPI1) { g_spi1_dma_done = 1U; } } /* * 函数功能：SPI1 RX DMA 完成回调（READ_FROM_CACHE 数据接收用） * 函数说明：HAL_SPI_Receive_DMA() 在 2 线 master 模式下 * 内部走 HAL_SPI_TransmitReceive_DMA 但 state=BUSY_RX， * 完成回调是 HAL_SPI_RxCpltCallback 而非 TxRxCpltCallback */ void HAL_SPI_RxCpltCallback(SPI_HandleTypeDef *hspi) { if (hspi->Instance == SPI1) { g_spi1_dma_done = 1U; } } /* ======================== 私有函数声明 ======================== */ static int gd5f_page_program(uint32_t page_addr, uint16_t column, const uint8_t *p_buf, size_t size); static int gd5f_set_feature(uint8_t addr, uint8_t data); /* BBT 持久化内部函数 */ static int gd5f_private_bbt_locate_pool(void); static uint32_t gd5f_private_crc32(const uint8_t *p_buf, uint32_t len); static int gd5f_private_bbt_find_best(void); static int gd5f_bbt_load(void); static int gd5f_bbt_save(void); /* ======================== SPI 原语定义 ======================== */ /* * 函数功能：等待芯片操作完成（轮询 OIP 位） * 入口参数：timeout_ms - 超时时间 uint32_t > 0 * 返回值：0 - 操作完成，-2 - 超时 * 限定条件：SPI 已初始化 * 函数说明：循环读取状态寄存器直到 OIP 位清零或超时 */ int gd5f_wait_busy(uint32_t timeout_ms) { uint8_t cmd = GD5F_CMD_GET_FEATURE; uint8_t addr = GD5F_REG_STATUS; uint8_t status = 0; uint32_t tick_start = HAL_GetTick(); while (1) { GD5F_CS_LOW(); HAL_SPI_Transmit(&hspi1, &cmd, 1, GD5F_SPI_TIMEOUT); HAL_SPI_Transmit(&hspi1, &addr, 1, GD5F_SPI_TIMEOUT); HAL_SPI_Receive(&hspi1, &status, 1, GD5F_SPI_TIMEOUT); GD5F_CS_HIGH(); if ((status & GD5F_STATUS_OIP) == 0) { return GD5F_OK; } if ((HAL_GetTick() - tick_start) >= timeout_ms) { return GD5F_BUSY_TIMEOUT; } } } /* * 函数功能：发送写使能命令 * 入口参数：无 * 返回值：0 - 成功 * 限定条件：SPI 已初始化 * 函数说明：CS# 拉低后发 06h 命令再拉高 */ int gd5f_write_enable(void) { uint8_t cmd = GD5F_CMD_WRITE_ENABLE; GD5F_CS_LOW(); HAL_SPI_Transmit(&hspi1, &cmd, 1, GD5F_SPI_TIMEOUT); GD5F_CS_HIGH(); return GD5F_OK; } /* * 函数功能：读取状态寄存器 * 出口参数：p_status - 状态值输出指针 uint8_t* 不为 NULL * 返回值：0 - 成功 * 限定条件：SPI 已初始化 * 函数说明：发 0Fh + C0h 地址后读 1 字节状态 */ int gd5f_read_status(uint8_t *p_status) { uint8_t cmd = GD5F_CMD_GET_FEATURE; uint8_t addr = GD5F_REG_STATUS; GD5F_CS_LOW(); HAL_SPI_Transmit(&hspi1, &cmd, 1, GD5F_SPI_TIMEOUT); HAL_SPI_Transmit(&hspi1, &addr, 1, GD5F_SPI_TIMEOUT); HAL_SPI_Receive(&hspi1, p_status, 1, GD5F_SPI_TIMEOUT); GD5F_CS_HIGH(); return GD5F_OK; } /* * 函数功能：页读取（将数据从存储阵列加载到内部缓存） * 入口参数：page_addr - 页地址 uint32_t 0 ~ GD5F_TOTAL_BLOCKS*64-1 * 返回值：0 - 成功，其它 - 错误 * 限定条件：SPI 已初始化 * 函数说明：发 13h + 3字节行地址，等待 OIP 清零 */ int gd5f_page_read(uint32_t page_addr) { uint8_t cmd[4] = {0}; cmd[0] = GD5F_CMD_PAGE_READ; cmd[1] = (page_addr >> 16) & 0xFF; cmd[2] = (page_addr >> 8) & 0xFF; cmd[3] = page_addr & 0xFF; GD5F_CS_LOW(); HAL_SPI_Transmit(&hspi1, cmd, 4, GD5F_SPI_TIMEOUT); GD5F_CS_HIGH(); return gd5f_wait_busy(100); } /* * 函数功能：从内部缓存读取数据 * 入口参数：column - 列地址（页内偏移） uint16_t 0 - 2047 * size - 读取字节数 size_t > 0 * 出口参数：p_buf - 数据输出缓冲区 uint8_t* 不为 NULL * 返回值：0 - 成功 * 限定条件：必须先调用 gd5f_page_read 完成数据加载 * 函数说明：发 0Bh + 2字节列地址 +1字节 dummy 后读取数据 */ int gd5f_read_from_cache(uint16_t column, uint8_t *p_buf, size_t size) { uint8_t cmd[4] = {0}; cmd[0] = GD5F_CMD_READ_FROM_CACHE; cmd[1] = (column >> 8) & 0xFF; cmd[2] = column & 0xFF; cmd[3] = 0x00; GD5F_CS_LOW(); HAL_SPI_Transmit(&hspi1, cmd, 4, GD5F_SPI_TIMEOUT); if (size > GD5F_DMA_THRESHOLD) { uint32_t tick_start = HAL_GetTick(); g_spi1_dma_done = 0U; if (HAL_SPI_Receive_DMA(&hspi1, p_buf, (uint16_t)size) != HAL_OK) { GD5F_CS_HIGH(); return GD5F_ERROR; } while (g_spi1_dma_done == 0U) { if ((HAL_GetTick() - tick_start) >= GD5F_SPI_TIMEOUT) { HAL_SPI_DMAStop(&hspi1); GD5F_CS_HIGH(); return GD5F_BUSY_TIMEOUT; } } } else { HAL_SPI_Receive(&hspi1, p_buf, size, GD5F_SPI_TIMEOUT); } GD5F_CS_HIGH(); return GD5F_OK; } /* * 函数功能：页编程（将数据写入指定页） * 入口参数：page_addr - 页地址 uint32_t * column - 列地址 uint16_t 0 - 2047 * p_buf - 数据缓冲区 const uint8_t* * size - 写入字节数 size_t > 0 * 返回值：0 - 成功，其它 - 错误 * 限定条件：目标区域已擦除 * 函数说明：1. 写使能 - 02h 加载数据 - 10h 执行编程 - 等待完成 * 2. 编程完成后检查 P_FAIL 位 */ static int gd5f_page_program(uint32_t page_addr, uint16_t column, const uint8_t *p_buf, size_t size) { int ret; gd5f_write_enable(); ret = gd5f_program_load(column, p_buf, size); if (ret != GD5F_OK) return ret; return gd5f_program_exec(page_addr); } /* * 函数功能：将数据加载到内部缓存（PROGRAM LOAD） * 入口参数：column - 列地址（页内偏移） uint16_t 0 - 2047 * p_buf - 待写入数据缓冲区 const uint8_t* 不为 NULL * size - 写入字节数 size_t > 0 * 返回值：0 - 成功，其它 - 错误 * 限定条件：SPI 已初始化，目标区域已擦除 * 函数说明：发 02h + 2字节列地址后发送数据；超过 DMA 阈值走 DMA */ int gd5f_program_load(uint16_t column, const uint8_t *p_buf, size_t size) { uint8_t cmd[3]; cmd[0] = GD5F_CMD_PROGRAM_LOAD; cmd[1] = (uint8_t)(column >> 8); cmd[2] = (uint8_t)(column); GD5F_CS_LOW(); HAL_SPI_Transmit(&hspi1, cmd, 3, GD5F_SPI_TIMEOUT); if (size > GD5F_DMA_THRESHOLD) { uint32_t tick_start = HAL_GetTick(); g_spi1_dma_done = 0U; if (HAL_SPI_Transmit_DMA(&hspi1, (uint8_t *)p_buf, (uint16_t)size) != HAL_OK) { GD5F_CS_HIGH(); return GD5F_ERROR; } while (g_spi1_dma_done == 0U) { if ((HAL_GetTick() - tick_start) >= GD5F_SPI_TIMEOUT) { HAL_SPI_DMAStop(&hspi1); GD5F_CS_HIGH(); return GD5F_BUSY_TIMEOUT; } } } else { HAL_SPI_Transmit(&hspi1, (uint8_t *)p_buf, size, GD5F_SPI_TIMEOUT); } GD5F_CS_HIGH(); return GD5F_OK; } /* * 函数功能：执行页编程（PROGRAM EXECUTE） * 入口参数：page_addr - 目标页地址 uint32_t 0 ~ GD5F_TOTAL_BLOCKS*64-1 * 返回值：0 - 成功，其它 - 错误（GD5F_PROGRAM_FAIL 等） * 限定条件：已先调用 gd5f_program_load 加载数据 * 函数说明：发 10h + 3字节页地址触发编程，等待完成后检查 P_FAIL 位 */ int gd5f_program_exec(uint32_t page_addr) { int ret; uint8_t cmd[4]; uint8_t status; cmd[0] = GD5F_CMD_PROGRAM_EXEC; cmd[1] = (page_addr >> 16) & 0xFF; cmd[2] = (page_addr >> 8) & 0xFF; cmd[3] = page_addr & 0xFF; GD5F_CS_LOW(); HAL_SPI_Transmit(&hspi1, cmd, 4, GD5F_SPI_TIMEOUT); GD5F_CS_HIGH(); ret = gd5f_wait_busy(1000); if (ret != GD5F_OK) return ret; gd5f_read_status(&status); if (status & GD5F_STATUS_P_FAIL) return GD5F_PROGRAM_FAIL; return GD5F_OK; } /* * 函数功能：检查上次读操作的 ECC 状态 * 入口参数：无 * 返回值：0 - 无 ECC 错误，GD5F_ECC_ERROR - 存在不可纠正 ECC 错误 * 限定条件：SPI 已初始化，ECC 已使能 * 函数说明：读取状态寄存器 ECCS[5:4] 位，0x02 表示不可纠正错误 */ int gd5f_check_ecc(void) { uint8_t status; gd5f_read_status(&status); uint8_t ecc = (status >> 4) & 0x03; if (ecc == 0x02) return GD5F_ECC_ERROR; return GD5F_OK; } /* * 函数功能：设置 Feature 寄存器 * 入口参数：addr - 寄存器地址 uint8_t * data - 写入数据 uint8_t * 返回值：0 - 成功 * 限定条件：SPI 已初始化 * 函数说明：先写使能，发 1Fh + 地址 + 数据，等待操作完成 */ static int gd5f_set_feature(uint8_t addr, uint8_t data) { uint8_t cmd[3]; gd5f_write_enable(); cmd[0] = GD5F_CMD_SET_FEATURE; cmd[1] = addr; cmd[2] = data; GD5F_CS_LOW(); HAL_SPI_Transmit(&hspi1, cmd, 3, GD5F_SPI_TIMEOUT); GD5F_CS_HIGH(); gd5f_wait_busy(100); return GD5F_OK; } /* * 函数功能：块擦除（擦除128KB块） * 入口参数：block_addr - 块编号 uint32_t 0 - 2047 * 返回值：0 - 成功，其他 - 错误码 * 限定条件：gd5f2gq5ue_init() 已调用 * 函数说明：1. 写使能 - D8h + 3字节页地址 - 等待完成 * 2. 擦除完成后检查 E_FAIL */ int gd5f_block_erase(uint32_t block_addr) { int ret = GD5F_OK; uint8_t cmd[4]; uint8_t status = 0; uint32_t page_addr = block_addr * GD5F_PAGES_PER_BLOCK; gd5f_write_enable(); cmd[0] = GD5F_CMD_BLOCK_ERASE; cmd[1] = (page_addr >> 16) & 0xFF; cmd[2] = (page_addr >> 8) & 0xFF; cmd[3] = page_addr & 0xFF; GD5F_CS_LOW(); HAL_SPI_Transmit(&hspi1, cmd, 4, GD5F_SPI_TIMEOUT); GD5F_CS_HIGH(); ret = gd5f_wait_busy(5000); if (ret != GD5F_OK) { return ret; } gd5f_read_status(&status); if (status & GD5F_STATUS_E_FAIL) { return GD5F_ERASE_FAIL; } return GD5F_OK; } /* * 函数功能：扫描所有块构建 BBT（在 ECC 使能前调用） * 入口参数：无 * 返回值：0 - 成功 * 限定条件：SPI 已初始化，ECC 尚未使能 * 函数说明：读取每个块首页（page 0）的 spare byte 0， * 若不为 0xFF 则为出厂坏块（符合 datasheet §12.4） */ static int gd5f_bbt_scan(void) { uint32_t block; uint8_t spare[8]; uint32_t bad_count = 0; memset(s_bbt, 0, GD5F_BBT_SIZE); for (block = 0; block < GD5F_TOTAL_BLOCKS; block++) { uint32_t page = block << 6; gd5f_page_read(page); gd5f_read_from_cache(GD5F_PAGE_SIZE, spare, 1); if (spare[0] != 0xFF) { s_bbt[block >> 3] |= (1 << (block & 7)); bad_count++; } } DBG_INFO("BBT scan: %lu bad blocks found", bad_count); return GD5F_OK; } /* * 函数功能：清空 RAM 中的 BBT * 入口参数：无 * 返回值：无 * 限定条件：无 * 函数说明：仅清空内存位图，不影响闪存中的持久化副本 */ void gd5f2gq5ue_bbt_clear(void) { memset(s_bbt, 0, GD5F_BBT_SIZE); } /* * 函数功能：重建 BBT（重新扫描出厂坏块并持久化，覆盖运行时注入的坏块） * 入口参数：无 * 返回值：GD5F_OK - 成功，其他 - 错误码 * 限定条件：gd5f2gq5ue_init() 已成功调用 * 函数说明：临时关闭 ECC 重新扫描每块 page0 spare[0] 的出厂坏块标记，覆盖 RAM BBT， * 再写回持久化 BBT 池（版本 +1，掉电安全），从而清除 TC-STO-03 等运行时 * 标记的坏块。调用后建议再执行 nand_ftl_format() 清空 dhara map。 */ int gd5f2gq5ue_bbt_rebuild(void) { DBG_INFO("Rebuilding BBT from factory scan..."); /* 1. 关闭 ECC 以读取原始出厂坏块标记（与 gd5f2gq5ue_init 的扫描前提一致） */ gd5f_set_feature(0xB0, 0x00); gd5f_wait_busy(100); /* 2. 重新扫描出厂坏块（覆盖 RAM BBT，剔除运行时注入的坏块） */ gd5f_bbt_scan(); /* 3. 重新使能 ECC */ gd5f_set_feature(0xB0, 0x10); gd5f_wait_busy(100); /* 4. 持久化重建后的 BBT（覆盖持久化区中的脏副本） */ if (gd5f_bbt_save() != GD5F_OK) { DBG_ERROR("BBT rebuild: persist failed"); return GD5F_ERROR; } DBG_INFO("BBT rebuilt and persisted"); return GD5F_OK; } /* * 函数功能：通过调试串口打印当前 BBT 统计与坏块列表 * 入口参数：无 * 返回值：无 * 限定条件：gd5f2gq5ue_init() 已成功调用 * 函数说明：最多打印前 32 个坏块块号与偏移 */ void gd5f2gq5ue_print_bbt(void) { uint32_t bad_count = 0; for (uint32_t b = 0; b < GD5F_TOTAL_BLOCKS; b++) { if ((s_bbt[b >> 3] >> (b & 7)) & 1) bad_count++; } DBG_INFO("BBT: %lu/%lu blocks bad", bad_count, GD5F_TOTAL_BLOCKS); if (bad_count > 0) { uint32_t shown = 0; for (uint32_t b = 0; b < GD5F_TOTAL_BLOCKS && shown < 32; b++) { if ((s_bbt[b >> 3] >> (b & 7)) & 1) { DBG_INFO(" block %lu (offset 0x%08lX)", b, b * GD5F_BLOCK_SIZE); shown++; } } if (bad_count > 32) DBG_INFO(" ... and %lu more", bad_count - 32); } } /* ======================== 公共函数定义 ======================== */ /* * 函数功能：初始化 GD5F2GQ5UE * 入口参数：无 * 返回值：0 - 成功，其他 - 错误码 * 限定条件：SPI1 和相关 GPIO 已由 CubeMX 初始化完成 * 函数说明：1. 发送复位命令并等待完成 * 2. 读取芯片 ID 并校验 * 3. 扫描出厂坏块构建 BBT（ECC 使能前，读每块首页 spare[0]） * 4. 使能内部 ECC (B0h bit4) * 5. 解除所有块保护 (A0h = 0x00) * 6. 定位保留块池并加载持久化 BBT（ECC 使能后） */ int gd5f2gq5ue_init(void) { int ret = GD5F_OK; uint8_t mid = 0; uint8_t did = 0; GD5F_CS_HIGH(); GD5F_WP_HIGH(); GD5F_HOLD_HIGH(); HAL_Delay(10); DBG_INFO("Resetting NAND..."); ret = gd5f2gq5ue_reset(); if (ret != GD5F_OK) { DBG_ERROR("Reset failed: %d", ret); return ret; } HAL_Delay(5); DBG_INFO("Reading NAND ID..."); ret = gd5f2gq5ue_read_id(&mid, &did); if (ret != GD5F_OK) { DBG_ERROR("Read ID failed: %d", ret); return ret; } DBG_INFO("NAND ID: MID=0x%02X, DID=0x%02X", mid, did); if (mid != GD5F_MANUFACTURER_ID || did != GD5F_DEVICE_ID) { DBG_ERROR("ID mismatch: expected MID=0x%02X DID=0x%02X, got MID=0x%02X DID=0x%02X", GD5F_MANUFACTURER_ID, GD5F_DEVICE_ID, mid, did); return GD5F_ID_MISMATCH; } DBG_INFO("Scanning bad blocks..."); gd5f_bbt_scan(); DBG_INFO("Enabling ECC..."); gd5f_set_feature(0xB0, 0x10); gd5f_wait_busy(100); DBG_INFO("Unlocking block protection..."); gd5f_set_feature(GD5F_REG_PROTECT, 0x00); gd5f_wait_busy(100); DBG_INFO("Locating BBT pool..."); gd5f_private_bbt_locate_pool(); DBG_INFO("Loading persisted BBT..."); gd5f_bbt_load(); DBG_INFO("NAND init OK"); return GD5F_OK; } /* * 函数功能：读取芯片 ID（MID + DID） * 出口参数：p_mid - 制造商 ID 输出指针 uint8_t* 不为 NULL * p_did - 设备 ID 输出指针 uint8_t* 不为 NULL * 返回值：0 - 成功 * 限定条件：SPI 已初始化 * 函数说明：发 9Fh 命令后接 1 字节 dummy + MID + DID */ int gd5f2gq5ue_read_id(uint8_t *p_mid, uint8_t *p_did) { uint8_t cmd = GD5F_CMD_READ_ID; uint8_t id_buf[3] = {0}; GD5F_CS_LOW(); HAL_SPI_Transmit(&hspi1, &cmd, 1, GD5F_SPI_TIMEOUT); HAL_SPI_Receive(&hspi1, id_buf, 3, GD5F_SPI_TIMEOUT); GD5F_CS_HIGH(); *p_mid = id_buf[1]; *p_did = id_buf[2]; return GD5F_OK; } /* * 函数功能：从 NAND 读取数据（支持跨页） * 入口参数：offset - 起始字节偏移 long 0 ~ 总容量-1 * size - 读取字节数 size_t > 0 * 出口参数：p_buf - 数据缓冲区 uint8_t* 不为 NULL * 返回值：0 - 成功，其它 - 错误 * 限定条件：gd5f2gq5ue_init() 已成功调用 * 函数说明：自动处理跨页读取；offset+size 越界返回错误 */ int gd5f2gq5ue_read(long offset, uint8_t *p_buf, size_t size) { int ret = GD5F_OK; if (offset < 0 || (uint32_t)offset + (uint32_t)size > GD5F_TOTAL_SIZE) { return GD5F_ERROR; } while (size > 0) { uint32_t page_addr = offset / GD5F_PAGE_SIZE; uint16_t column = offset % GD5F_PAGE_SIZE; size_t bytes = GD5F_PAGE_SIZE - column; if (bytes > size) { bytes = size; } ret = gd5f_page_read(page_addr); if (ret != GD5F_OK) { return ret; } ret = gd5f_read_from_cache(column, p_buf, bytes); if (ret != GD5F_OK) { return ret; } offset += bytes; p_buf += bytes; size -= bytes; } return GD5F_OK; } /* * 函数功能：向 NAND 写入数据（支持跨页） * 入口参数：offset - 起始字节偏移 long 0 ~ 总容量-1 * p_buf - 数据缓冲区 const uint8_t* 不为 NULL * size - 写入字节数 size_t > 0 * 返回值：0 - 成功，其它 - 错误 * 限定条件：gd5f2gq5ue_init() 已成功调用，目标区域已擦除 * 函数说明：自动处理跨页写入；offset+size 越界返回错误 */ int gd5f2gq5ue_write(long offset, const uint8_t *p_buf, size_t size) { int ret = GD5F_OK; if (offset < 0 || (uint32_t)offset + (uint32_t)size > GD5F_TOTAL_SIZE) { return GD5F_ERROR; } while (size > 0) { uint32_t page_addr = offset / GD5F_PAGE_SIZE; uint16_t column = offset % GD5F_PAGE_SIZE; size_t bytes = GD5F_PAGE_SIZE - column; if (bytes > size) { bytes = size; } ret = gd5f_page_program(page_addr, column, p_buf, bytes); if (ret != GD5F_OK) { return ret; } offset += bytes; p_buf += bytes; size -= bytes; } return GD5F_OK; } /* * 函数功能：擦除块（按块擦除，最小单位 128KB） * 入口参数：offset - 起始字节偏移 long 必须 GD5F_BLOCK_SIZE 对齐 * size - 擦除字节数 size_t 必须 GD5F_BLOCK_SIZE 整数倍 * 返回值：0 - 成功，其它 - 错误码 * 限定条件：gd5f2gq5ue_init() 已成功调用 * 函数说明：循环擦除 [offset, offset+size) 覆盖的每个块，偏移/长度不对齐返回错误 */ int gd5f2gq5ue_erase(long offset, size_t size) { int ret = GD5F_OK; if (offset % GD5F_BLOCK_SIZE != 0) { return GD5F_ERROR; } if (size % GD5F_BLOCK_SIZE != 0) { return GD5F_ERROR; } while (size > 0) { uint32_t block_addr = offset / GD5F_BLOCK_SIZE; ret = gd5f_block_erase(block_addr); if (ret != GD5F_OK) { return ret; } offset += GD5F_BLOCK_SIZE; size -= GD5F_BLOCK_SIZE; } return GD5F_OK; } /* * 函数功能：复位芯片 * 返回值：0 - 成功 * 限定条件：SPI 已初始化 * 函数说明：发 FFh 复位命令后等待 5ms */ int gd5f2gq5ue_reset(void) { uint8_t cmd = GD5F_CMD_RESET; GD5F_CS_LOW(); HAL_SPI_Transmit(&hspi1, &cmd, 1, GD5F_SPI_TIMEOUT); GD5F_CS_HIGH(); HAL_Delay(5); return GD5F_OK; } /* * 函数功能：查询块是否坏块 * 入口参数：block - 块编号 uint32_t 0 ~ GD5F_TOTAL_BLOCKS-1 * 返回值：0 - 好块，1 - 坏块 * 限定条件：gd5f2gq5ue_init() 已成功调用 * 函数说明：通过 BBT 查询 */ int gd5f2gq5ue_is_block_bad(uint32_t block) { if (block >= GD5F_TOTAL_BLOCKS) { return 1; } return (s_bbt[block >> 3] >> (block & 7)) & 1; } /* * 函数功能：标记块为坏块 * 入口参数：block - 块编号 uint32_t 0 ~ GD5F_TOTAL_BLOCKS-1 * 返回值：无 * 限定条件：gd5f2gq5ue_init() 已成功调用 * 函数说明：更新 BBT */ void gd5f2gq5ue_mark_block_bad(uint32_t block) { if (block >= GD5F_TOTAL_BLOCKS) { return; } uint32_t byte = block >> 3; uint8_t bit = (uint8_t)(1U << (block & 7)); if (s_bbt[byte] & bit) { return; /* 已是坏块，幂等，无需重复持久化 */ } s_bbt[byte] |= bit; gd5f_bbt_save(); /* 持久化到保留块池（带版本号 + CRC） */ } /* ======================== BBT 持久化实现 ======================== */ /* * 函数功能：从 NAND 顶部向下挑选出厂好块作为 BBT 保留池 * 入口参数：无 * 返回值：0 - 成功 * 限定条件：gd5f_bbt_scan() 已完成（s_bbt 已就绪） * 函数说明：保留池不交给 dhara 管理；最低池块号以上的块全部排除， * 并将可用块数 s_usable_blocks 设为最低池块号 */ static int gd5f_private_bbt_locate_pool(void) { uint32_t cnt = 0; uint32_t b = GD5F_TOTAL_BLOCKS; while (b-- > 0 && cnt < GD5F_BBT_POOL_COUNT) { if (((s_bbt[b >> 3] >> (b & 7)) & 1) == 0) { s_bbt_pool_blocks[cnt++] = b; } } s_bbt_pool_count = cnt; if (cnt > 0) { s_usable_blocks = s_bbt_pool_blocks[cnt - 1]; /* 最低池块 = dhara 可见上限 */ } return GD5F_OK; } /* * 函数功能：CRC32 计算（IEEE 802.3，多项式 0xEDB88320） * 入口参数：p_buf - 数据缓冲区 const uint8_t* 不为 NULL * len - 数据长度 uint32_t > 0 * 返回值：32 位 CRC 校验值 * 限定条件：无 * 函数说明：采用位级（bit-by-bit）实现，初始值 0xFFFFFFFF */ static uint32_t gd5f_private_crc32(const uint8_t *p_buf, uint32_t len) { uint32_t crc = 0xFFFFFFFFU; for (uint32_t i = 0; i < len; i++) { crc ^= p_buf[i]; for (int j = 0; j < 8; j++) { uint32_t mask = (crc & 1U) ? 0xEDB88320U : 0U; crc = (crc >> 1) ^ mask; } } return ~crc; } /* * 函数功能：在保留池中找出版本号最高的有效 BBT 副本 * 入口参数：无 * 返回值：0 - 成功 * 限定条件：gd5f_private_bbt_locate_pool() 已成功执行 * 函数说明：校验 magic / len / CRC；结果缓存到 s_bbt_best / s_bbt_version， * 并设置下一轮转写入槽 s_bbt_write_slot */ static int gd5f_private_bbt_find_best(void) { uint32_t best_ver = 0; int best_slot = -1; s_bbt_slot_dead = 0; for (uint32_t i = 0; i < s_bbt_pool_count; i++) { uint32_t block = s_bbt_pool_blocks[i]; uint32_t page = block * GD5F_PAGES_PER_BLOCK; uint32_t ver, len, crc; gd5f_page_read(page); gd5f_read_from_cache(0, s_bbt_page_buf, GD5F_BBT_HDR_SIZE + GD5F_BBT_SIZE); if (memcmp(s_bbt_page_buf, s_bbt_magic, 4) != 0) { continue; } memcpy(&ver, s_bbt_page_buf + 4, 4); memcpy(&len, s_bbt_page_buf + 8, 4); memcpy(&crc, s_bbt_page_buf + 12, 4); if (len != GD5F_BBT_SIZE) { continue; } if (gd5f_private_crc32(s_bbt_page_buf + GD5F_BBT_HDR_SIZE, GD5F_BBT_SIZE) != crc) { continue; } if (best_slot < 0 || (int32_t)ver > (int32_t)best_ver) { best_ver = ver; best_slot = (int)i; memcpy(s_bbt_best, s_bbt_page_buf + GD5F_BBT_HDR_SIZE, GD5F_BBT_SIZE); } } if (best_slot >= 0) { s_bbt_version = best_ver; s_bbt_write_slot = (uint32_t)(best_slot + 1) % s_bbt_pool_count; } else { s_bbt_write_slot = 0; } return GD5F_OK; } /* * 函数功能：加载持久化 BBT（OR 进 RAM BBT） * 入口参数：无 * 返回值：0 - 成功 * 限定条件：gd5f_private_bbt_locate_pool() 已成功执行 * 函数说明：工厂扫描已填好块，持久化副本补充运行期坏块 */ static int gd5f_bbt_load(void) { gd5f_private_bbt_find_best(); if (s_bbt_pool_count == 0) { return GD5F_OK; } for (uint32_t i = 0; i < GD5F_BBT_SIZE; i++) { s_bbt[i] |= s_bbt_best[i]; } return GD5F_OK; } /* * 函数功能：将当前 RAM BBT 持久化到保留池（轮转写入，掉电安全） * 入口参数：无 * 返回值：0 - 成功，GD5F_ERROR - 写入失败 * 限定条件：gd5f_private_bbt_locate_pool() 已成功执行 * 函数说明：版本号自增；先擦除目标块再编程；损坏块标记后跳到下一槽 */ static int gd5f_bbt_save(void) { if (s_bbt_pool_count == 0) { return GD5F_OK; } uint32_t slot = s_bbt_write_slot; while (s_bbt_slot_dead & (1U << slot)) { slot = (slot + 1) % s_bbt_pool_count; if (slot == s_bbt_write_slot) { break; /* 所有池块均损坏 */ } } uint32_t block = s_bbt_pool_blocks[slot]; uint32_t page = block * GD5F_PAGES_PER_BLOCK; uint32_t ver = s_bbt_version + 1; uint32_t len = GD5F_BBT_SIZE; uint32_t crc = gd5f_private_crc32(s_bbt, GD5F_BBT_SIZE); if (gd5f_block_erase(block) != GD5F_OK) { s_bbt_slot_dead |= (1U << slot); s_bbt_write_slot = (slot + 1) % s_bbt_pool_count; return GD5F_ERROR; } memcpy(s_bbt_page_buf, s_bbt_magic, 4); memcpy(s_bbt_page_buf + 4, &ver, 4); memcpy(s_bbt_page_buf + 8, &len, 4); memcpy(s_bbt_page_buf + 12, &crc, 4); memcpy(s_bbt_page_buf + GD5F_BBT_HDR_SIZE, s_bbt, GD5F_BBT_SIZE); gd5f_write_enable(); gd5f_program_load(0, s_bbt_page_buf, GD5F_BBT_HDR_SIZE + GD5F_BBT_SIZE); gd5f_program_exec(page); gd5f_wait_busy(100); s_bbt_version = ver; s_bbt_write_slot = (slot + 1) % s_bbt_pool_count; return GD5F_OK; } /* * 函数功能：获取 dhara 可用块数（= 最低保留池块号） * 入口参数：无 * 返回值：dhara 可见的块数量（= 保留块池起始块号） * 限定条件：gd5f2gq5ue_init() 已成功调用 * 函数说明：保留块池用于存储持久化 BBT，不交给 dhara 管理 */ uint32_t gd5f_get_usable_blocks(void) { return s_usable_blocks; } /* * 函数功能：从闪存读取当前生效的 BBT 位图（测试/调试用） * 入口参数：无 * 出口参数：p_bbt - 位图输出缓冲 uint8_t* 不为 NULL，长度 >= GD5F_BBT_SIZE * p_version - 版本号输出 uint32_t* 不为 NULL * 返回值：0 - 成功，GD5F_ERROR - 参数非法 * 限定条件：gd5f2gq5ue_init() 已成功调用 * 函数说明：返回闪存中版本号最高的有效 BBT 拷贝（供测试验证持久化） */ int32_t gd5f_bbt_dump_flash(uint8_t *p_bbt, uint32_t *p_version) { if (p_bbt == NULL || p_version == NULL) { return GD5F_ERROR; } gd5f_private_bbt_find_best(); memcpy(p_bbt, s_bbt_best, GD5F_BBT_SIZE); *p_version = s_bbt_version; return GD5F_OK; } /* * 函数功能：擦除保留块池（撤销持久化 BBT，回到仅工厂扫描态） * 入口参数：无 * 返回值：0 - 成功 * 限定条件：gd5f2gq5ue_init() 已成功调用 * 函数说明：仅供测试/出厂重置；调用方需自行还原 RAM BBT */ int32_t gd5f_bbt_wipe_pool(void) { if (s_bbt_pool_count == 0) { return GD5F_OK; } for (uint32_t i = 0; i < s_bbt_pool_count; i++) { gd5f_block_erase(s_bbt_pool_blocks[i]); } s_bbt_write_slot = 0; s_bbt_version = 0; return GD5F_OK; } /* * 函数功能：从保留块池重新加载持久化 BBT 到 RAM（测试/调试用） * 入口参数：无 * 返回值：0 - 成功 * 限定条件：gd5f2gq5ue_init() 已成功调用 * 函数说明：将闪存中版本号最高的有效副本 OR 进 RAM BBT */ int32_t gd5f_bbt_reload(void) { return gd5f_bbt_load(); }