uClinux下Nor Flash的JFFS2文件系统构建

uClinux 下 Nor Flash 的 JFFS2 文件系统构建 摘要目前的嵌入式系统多使用作为主存，因此，如何有效管理上的数 据非常重要。 文章以 39160 芯片为例， 讨论了在上建立ｕ的 2 文件系统的一般步骤， 从而为上的数据管理提供了理想的选择方式。 关键词ｕ；；；2；文件系统嵌入式系统正随着Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的 发展而在各个领域得到广泛的应用，作为嵌入式应用的核心，嵌入式Ｌｉ ｎｕｘ以其自由软件特性正日益被人们看好。 Ｌｉｎｕｘ具有内核小、效率高、源代码开放等优点，还内涵了完整 的ＴＣＰ／ＩＰ网络协议，因此非常适于嵌入式系统的应用。 而作为专门运行于没有ＭＭＵ的微处理器的嵌入式操作系统，ｕＣｌ ｉｎｕｘ更是得到广泛应用。 当前的嵌入式系统开发，需要方便灵活的使用Ｆｌａｓｈ。 ＮＯＲ和ＮＡＮＤ是现在市场上两种主要的非易失闪存技术。 Ｉｎｔｅｌ于１９８８年首先开发出ＮＯＲｆｌａｓｈ技术，彻底改 变了原先由ＥＰＲＯＭ和ＥＥＰＲＯＭ一统天下的局面。 ＮＯＲ的特点是芯片内执行 ＸＩＰ ｅＸｅ-ｃｕｔｅＩｎＰｌａ
ｃｅ ，这样应用程序可以直接在ｆｌａｓｈ闪存内运行，不必再把代码 读到系统ＲＡＭ中。

ＮＯＲ的传输效率很高，在１～４ＭＢ的小容量时具有很高的成本效 益，因此在嵌入式系统得到广泛的应用。 １ＪＦＦＳ２文件系统简介ｕＣｌｉｎｕｘ通常默认ＲＯＭＦＳ作 为根文件系统，它相对于一般的ＥＸＴ２文件系统具有节约空间的优点。 但是ＲＯＭＦＳ是一种只读的文件系统，不支持动态擦写保存。 虽然对于需要动态保存的数据可以采用虚拟ｒａｍ盘的方法来保存， 但当系统掉电后，ｒａｍ盘的内容将全部丢失，而不能永久保存，因此需 要实现一个可读写的文件系统。 ＪＦＦＳ２文件系统便是一个很好的选择。 ＪＦＦＳ文件系统是瑞典Ａｘｉｓ通信公司开发的一种基于Ｆｌａ ｓｈ的日志文件系统，它在设计时充分考虑了Ｆｌａｓｈ的读写特性和用 电池供电的嵌入式系统的特点，在这类系统中必需确保在读取文件时，如 果系统突然掉电，其文件的可靠性不受到影响。 对ＲｅｄＨａｔ的ＤａｖｉｄＷｏｏｄｈｏｕｓｅ进行改进后，形成 了ＪＦＦＳ２。 主要改善了存取策略以提高ＦＬＡＳＨ的抗疲劳性，同时也优化了碎 片整理性能，增加了数据压缩功能。 需要注意的是，当文件系统已满或接近满时，ＪＦＦＳ２会大大放慢 运行速度。 这是因为垃圾收集的问题。 范文先生网收集整理ＪＦＦＳ２的底层驱动主要完成文件系统对Ｆ ｌａｓｈ芯片的访问控制，如读、写、擦除操作。

在Ｌｉｎｕｘ中这部分功能是通过调用ＭＴＤｍｅｍｏｒｙｔｅｃ ｈｎｏｌｏｇｙｄｅｖｉｃｅ内存技术设备驱动实现的。 相对于常规块设备驱动程序，使用ＭＴＤ驱动程序的主要优点在于Ｍ ＴＤ驱动程序是专门为基于闪存的设备所设计的，所以它们通常有更好的 支持、更好的管理和更好的基于扇区的擦除和读写操作的接口。 ＭＴＤ相当于在硬件和上层之间提供了一个抽象的接口，可以把它理 解为ＦＬＡＳＨ的设备驱动程序，它主要向上提供两个接口ＭＴＤ字符设 备和ＭＴＤ块设备。 通过这两个接口，就可以象读写普通文件一样对ＦＬＡＳＨ设备进行 读写操作。 经过简单的配置后，ＭＴＤ在系统启动以后可以自动识别支持ＣＦＩ 或ＪＥＤＥＣ接口的ＦＬＡＳＨ芯片，并自动采用适当的命令参数对ＦＬ ＡＳＨ进行读写或擦除。 ＪＦＦＳ２在ｕＣｌｉｎｕｘ中有两种使用方式，一种是作为根文件 系统，另一种是作为普通文件系统在系统启动后被挂载。 考虑到实际应用中需要动态保存的数据并不多，且在Ｌｉｎｕｘ系统 目录树中，根目录和／ｕｓｒ等目录主要是读操作，只有少量的写操作， 但是大量的读写操作又发生在／ｖａｒ和／ｔｍｐ目录这是因为在系统 运行过程中产生大量ｌｏｇ文件和临时文件都放在这两个目录中，因此， 通常选用后一种方式。 根文件指的是Ｒｏｍｆｓ、 ｖａｒ和／ｔｍｐ， 目录采用Ｒａｍｆｓ， 当系统断电后，该目录所有的数据都会丢失。

综上所述，通常在ｕＣｌｉｎｕｘ下采用的文件系统构成如图１所示。 对于本文来说，图中Ｒｏｍｆｓ和Ｒａｍｆｓ两个文件系统的实现是 很方便的，主要需要实现的是ＮｏｒＦｌａｓｈ的底层ＭＴＤ驱动，下面 就以ＳＳＴ３９ＶＦ１６０芯片为例来介绍ＭＴＤ的驱动设计方法。 ２ ＪＦＦＳ２底层ＭＴＤ驱动设计本文采用的系统以三星公司的ＳＮ Ｄ－１００为母板，ＣＰＵ为ＡＲＭ７ＴＤＭＩ芯片Ｓ３Ｃ４５１０Ｂ， １６Ｍ的ＳＤＲＡＭ，ＮｏｒＦｌａｓｈ为ＳＳＴ３９ＶＦ１６０，容量 为１Ｍ×１６ｂｉｔ，速度为７０ｎｓ，通过１６位数据总线与ＣＰＵ交 换数据，擦写次数典型值为１０万次。 在＼ｌｉｎｕｘ－２．４．ｘ＼ｄｒｉｖｅｒｓ＼ｍｔｄ＼ｍａｐｓ 目录下，每一个文件都是一个具体的ＭＴＤ原始设备的相关信息，包括该 ＭＴ Ｄ原始设备的起始物理地址、大小、分区情况、读写函数、初始化和 清除程序。 设计时，需要对ＳＳＴ３９ＶＦ１６０编写相关的程序，假设为Ｓ３ Ｃ４５１０Ｂ．Ｃ。 则需要进行以下几点操作１定义ＳＳＴ３９ＶＦ１６０在系统中的 起始地址、大小、总线宽度＃ｄｅｆｉｎｅＷＩＮＤＯＤＤＲ０ｘ１００ ００００｜０ｘ０４００００００／／注意ＦＬＡＳＨ分区地址必须是 ｎｏｎ－ｃａｃｈｅｂｌｅ＃ｄｅｆｉｎｅＷＩＮＤＯＷＳＩＺＥ０ｘ ２０００００＃ｄｅｆｉｎｅＢＵＳＷＩＤＴＨ２２定义ＳＳＴ３９Ｖ

Ｆ１６０分区典型的内存分区应包括内核引导区、Ｌｉｎｕｘ内核区、应 用区。 其中内核引导区用来保存内核加载程序，Ｌｉｎｕｘ内核区存放的是 经过压缩的ｕＣｌｉｎｕｘ内核，应用区则用来保存用户的数据和应用程 序，该区设为我们要采用的ＪＦＦＳ２文件系统。 具体如下ｓｔａｔｉｃｓｔｒｕｃｔｍｔｄ _ｐａｒｔｉｔｉｏｎｓ ３ｃ４５１０_ ｐａｒｔｉｔｉｏｎｓ []＝{{ｎａｍｅ″ｂｏｏｔｌｏａｄ ｅｒ１２８Ｋ″, ｓｉｚｅ０ｘ２００００,ｏｆｆｓｅｔ０ｘ００００,ｍ ａｓｋ_ｆｌａｇｓＭＴＤ_ＷＲＩＴＥＡＢＬＥ／／设置成只读区域},{ｎ ａｍｅ″ｕＣｌｉｎｕｘ_ｋｅｒｎｅｌ８３２Ｋ″,ｓｉｚｅ０ｘｄ０００ ０ , ｏｆｆｓｅｔ０ｘ２００００ ｎａｍｅ ″ ｊｆｆｓ２１０８８Ｋ ３定义
ｓｉｚｅ０ｘ１１００００,ｏｆｆｓｅｔ０ｘｆ００００ ＳＳＴ３９ＶＦ１６０字节、半字、字的读写操作函数。
４初始化ＳＳＴ３９ＶＦ１６０函数ｉｎｔ _ｉｎｉｔｉｎｉｔ _ｓ ３ｃ４５１０ｂ。 该操作主要包括两个方面第一是调用ｄｏｍａｐｐｒｏｂｅ检测搜 索ＭＴＤ设备。 通常检测方式有两种ｃｆｉｐｒｏｂｅ和ｊｅｄｅｃｐｒｏｂｅ，这 里采用后一种，该方法在ｊｅｄｅｃ＿ｐｒｏｂｅ．ｃ文件中定义。 另外，ｊｅｄｅｃｐｒｏｂｅ．ｃ中定义了各种ｊｅｄｅｃｐｒｏｂ ｅ类型芯片的信息，有些ｌｉｎｕｘ版本没有包含ＳＳＴ３９ＶＦ１６０， 需要手动添加；而操作的第二方面则是调用ａｄｄ_ｍｔｄ_ｐａｒｔｉｔ