uClinux下Nor Flash的JFFS2文件系統(tǒng)構建

時間：2024-10-28 15:50:07 理工畢業(yè)論文我要投稿

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摘要：目前的嵌入式系統(tǒng)多使用FLASH作為主存，因此，如何有效管理FLASH上的數(shù)據非常重要。文章以SST39VF160芯片為例，討論了在Nor Flash上建立ｕClinux的JFFS2文件系統(tǒng)的一般步驟，從而為FLASH上的數(shù)據管理提供了理想的選擇方式。

嵌入式系統(tǒng)正隨著Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的發(fā)展而在各個領域得到廣泛的應用，作為嵌入式應用的核心，嵌入式Ｌｉｎｕｘ以其自由軟件特性正日益被人們看好。Ｌｉｎｕｘ具有內核小、效率高、源代碼開放等優(yōu)點，還內涵了完整的ＴＣＰ／ＩＰ網絡協(xié)議，因此非常適于嵌入式系統(tǒng)的應用。而作為專門運行于沒有ＭＭＵ的微處理器的嵌入式操作系統(tǒng)，ｕＣｌｉｎｕｘ更是得到廣泛應用。

當前的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)，需要方便靈活的使用Ｆｌａｓｈ。ＮＯＲ和ＮＡＮＤ是現(xiàn)在市場上兩種主要的非易失閃存技術。Ｉｎｔｅｌ于１９８８年首先開發(fā)出ＮＯＲｆｌａｓｈ技術，徹底改變了原先由ＥＰＲＯＭ和ＥＥＰＲＯＭ一統(tǒng)天下的局面。ＮＯＲ的特點是芯片內執(zhí)行?ＸＩＰ? ｅＸｅ-ｃｕｔｅＩｎＰｌａｃｅ?，這樣應用程序可以直接在ｆｌａｓｈ閃存內運行，不必再把代碼讀到系統(tǒng)ＲＡＭ中。ＮＯＲ的傳輸效率很高，在１～４ＭＢ的小容量時具有很高的成本效益，因此在嵌入式系統(tǒng)得到廣泛的應用。

１ＪＦＦＳ２文件系統(tǒng)簡介

ｕＣｌｉｎｕｘ通常默認ＲＯＭＦＳ作為根文件系統(tǒng)，它相對于一般的ＥＸＴ２文件系統(tǒng)具有節(jié)約空間的優(yōu)點。但是ＲＯＭＦＳ是一種只讀的文件系統(tǒng)，不支持動態(tài)擦寫保存。雖然對于需要動態(tài)保存的數(shù)據可以采用虛擬ｒａｍ盤的方法來保存，但當系統(tǒng)掉電后，ｒａｍ盤的內容將全部丟失，而不能永久保存，因此需要實現(xiàn)一個可讀寫的文件系統(tǒng)。ＪＦＦＳ２文件系統(tǒng)便是一個很好的選擇。

ＪＦＦＳ文件系統(tǒng)是瑞典Ａｘｉｓ通信公司開發(fā)的一種基于Ｆｌａｓｈ的日志文件系統(tǒng)，它在設計時充分考慮了Ｆｌａｓｈ的讀寫特性和用電池供電的嵌入式系統(tǒng)的特點，在這類系統(tǒng)中必需確保在讀取文件時，如果系統(tǒng)突然掉電，其文件的可靠性不受到影響。對ＲｅｄＨａｔ的ＤａｖｉｄＷｏｏｄｈｏｕｓｅ進行改進后，形成了ＪＦＦＳ２。主要改善了存取策略以提高ＦＬＡＳＨ的抗疲勞性，同時也優(yōu)化了碎片整理性能，增加了數(shù)據壓縮功能。需要注意的是，當文件系統(tǒng)已滿或接近滿時，ＪＦＦＳ２會大大放慢運行速度。這是因為垃圾收集的問題。

ＪＦＦＳ２的底層驅動主要完成文件系統(tǒng)對Ｆｌａｓｈ芯片的訪問控制，如讀、寫、擦除操作。在Ｌｉｎｕｘ中這部分功能是通過調用ＭＴＤ（ｍｅｍｏｒｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｄｅｖｉｃｅ內存技術設備）驅動實現(xiàn)的。相對于常規(guī)塊設備驅動程序，使用ＭＴＤ驅動程序的主要優(yōu)點在于ＭＴＤ驅動程序是專門為基于閃存的設備所設計的，所以它們通常有更好的支持、更好的管理和更好的基于扇區(qū)的擦除和讀寫操作的接口。ＭＴＤ相當于在硬件和上層之間提供了一個抽象的接口，可以把它理解為ＦＬＡＳＨ的設備驅動程序，它主要向上提供兩個接口：ＭＴＤ字符設備和ＭＴＤ塊設備。通過這兩個接口，就可以象讀寫普通文件一樣對ＦＬＡＳＨ設備進行讀寫操作。經過簡單的配置后，ＭＴＤ在系統(tǒng)啟動以后可以自動識別支持ＣＦＩ或ＪＥＤＥＣ接口的ＦＬＡＳＨ芯片，并自動采用適當?shù)拿顓?shù)對ＦＬＡＳＨ進行讀寫或擦除。

ＪＦＦＳ２在ｕＣｌｉｎｕｘ中有兩種使用方式，一種是作為根文件系統(tǒng)，另一種是作為普通文件系統(tǒng)在系統(tǒng)啟動后被掛載�？紤]到實際應用中需要動態(tài)保存的數(shù)據并不多，且在Ｌｉｎｕｘ系統(tǒng)目錄樹中，根目錄和／ｕｓｒ等目錄主要是讀操作，只有少量的寫操作，但是大量的讀寫操作又發(fā)生在／ｖａｒ和／ｔｍｐ目錄（這是因為在系統(tǒng)運行過程中產生大量ｌｏｇ文件和臨時文件都放在這兩個目錄中），因此，通常選用后一種方式。根文件指的是Ｒｏｍｆｓ、ｖａｒ和／ｔｍｐ，目錄采用Ｒａｍｆｓ，當系統(tǒng)斷電后，該目錄所有的數(shù)據都會丟失。

綜上所述，通常在ｕＣｌｉｎｕｘ下采用的文件系統(tǒng)構成如圖１所示。對于本文來說，圖中Ｒｏｍｆｓ和Ｒａｍｆｓ兩個文件系統(tǒng)的實現(xiàn)是很方便的，主要需要實現(xiàn)的是ＮｏｒＦｌａｓｈ的底層ＭＴＤ驅動，下面就以ＳＳＴ３９ＶＦ１６０芯片為例來介紹ＭＴＤ的驅動設計方法。

２�。剩疲疲樱驳讓樱停裕尿寗釉O計

本文采用的系統(tǒng)以三星公司的ＳＮＤ－１００為母板，ＣＰＵ為ＡＲＭ７ＴＤＭＩ芯片Ｓ３Ｃ４５１０Ｂ，１６Ｍ的ＳＤＲＡＭ，ＮｏｒＦｌａｓｈ為ＳＳＴ３９ＶＦ１６０，容量為１Ｍ×１６ｂｉｔ，速度為７０ｎｓ，通過１６位數(shù)據總線與ＣＰＵ交換數(shù)據，擦寫次數(shù)典型值為１０萬次。

在＼ｌｉｎｕｘ－２．４．ｘ＼ｄｒｉｖｅｒｓ＼ｍｔｄ＼ｍａｐｓ目錄下，每一個文件都是一個具體的ＭＴＤ原始設備的相關信息，包括該ＭＴＤ原始設備的起始物理地址、大小、分區(qū)情況、讀寫函數(shù)、初始化和清除程序。設計時，需要對ＳＳＴ３９ＶＦ１６０編寫相關的程序，假設為Ｓ３Ｃ４５１０Ｂ．Ｃ。則需要進行以下幾點操作：

(１) 定義ＳＳＴ３９ＶＦ１６０在系統(tǒng)中的起始地址、大小、總線寬度

＃ｄｅｆｉｎｅＷＩＮＤＯＤＤＲ０ｘ１００００００｜０ｘ０４００００００／／注意ＦＬＡＳＨ分區(qū)地址必須是ｎｏｎ－ｃａｃｈｅｂｌｅ

＃ｄｅｆｉｎｅＷＩＮＤＯＷＳＩＺＥ０ｘ２０００００

＃ｄｅｆｉｎｅＢＵＳＷＩＤＴＨ２

(２) 定義ＳＳＴ３９ＶＦ１６０分區(qū)

典型的內存分區(qū)應包括：內核引導區(qū)、Ｌｉｎｕｘ內核區(qū)、應用區(qū)。其中內核引導區(qū)用來保存內核加載程序，Ｌｉｎｕｘ內核區(qū)存放的是經過壓縮的ｕＣｌｉｎｕｘ內核，應用區(qū)則用來保存用戶的數(shù)據和應用程序，該區(qū)設為我們要采用的ＪＦＦＳ２文件系統(tǒng)。具體如下：

ｓｔａｔｉｃｓｔｒｕｃｔｍｔｄ_ｐａｒｔｉｔｉｏｎｓ３ｃ４５１０_ｐａｒｔｉｔｉｏｎｓ[]＝{

{

ｎａｍｅ: ″ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ(１２８Ｋ)″,

ｓｉｚｅ: ０ｘ２００００,

ｏｆｆｓｅｔ: ０ｘ００００,

ｍａｓｋ_ｆｌａｇｓ:ＭＴＤ_ＷＲＩＴＥＡＢＬＥ／／設置成只讀區(qū)域

{

ｎａｍｅ: ″ｕＣｌｉｎｕｘ_ｋｅｒｎｅｌ(８３２Ｋ)″,

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