在uClinux下使用Flash

在uClinux下使用Flash

1          介绍 

Flash Memory有两种：NOR、NAND。

读NOR Flash就像读SRAM一样，可以从任一地址读取，可以直接从NOR Flash中执行代码，因此在小型系统中，选择NOR Flash是一种好的选择。NOR Flash大小主要从几百KB到64MB。

NAND Flash一般一次读一个block，就象一个硬盘一样。NAND Flash不能直接执行代码。NAND Flash比NOR Flash便宜，同时容量也更大，一般是8MB以上，甚至到GB。

写Flash需要固定的步骤，不象写RAM。写之前一般都要先擦除。

所有的Flash都有分段（Segment）或是分块（Block）的概念，一个段或是块是擦除的最小单元。不能擦除一个或是几个字节。段（块）的大小与具体的产品相关，一般是8KB～128KB。

接下我们重点关注NOR Flash，因为在大部分的uClinux系统中，使用的都是NOR Flash。

 

显而易见，Flash memory是保存系统代码与数据的设备，最简单的方案就是把uClinux的内核放在处理器的启动地址，并把Flash作为一个大的储存器。

但通常的用法都是将Flash进行分区，一个典型的分区方案：

这是一个很简单的分区方案，你也可以设计都很复杂。只要注意分区是段（块）的整数倍，因为擦除的最小单位是一个段（块）。

这个方案中是把kernel、root filesystem放在不同的分区中，而不象桌面系统或是服务器，通常它们是把kernel放在root文件系统中的。只所以不放在一起，是因为放在一起的话，需要一个智能的bootloader（比如LILO、GRUB），能够知道那些块是kernel而加载到RAM。

有几种方案来放置内核与根文件系统：

A、内核――固定位置，根文件系统――固定位置

B、内核，根文件系统紧随内核

C、压缩内核与根文件系统

方案A：方便bootloader查找内核、根文件系统，并方便升级。缺点是要浪费一部分空间

方案B：节约空间，通常是把内核和根文件系统组织成一个文件，这样升级时要把内核和文件系统一起更新

方案C：最节约空间，但需要bootloader解压缩

 

内核块设备驱动

当前uClinux有三种块设备可以包含根文件系统：

Blkmem设备

MTD设备

RAM disk设备

Blkmem驱动是最老的驱动，配置复杂；

MTD驱动是linux下标准的Flash驱动

很明显，MTD驱动是最强大的Flash的驱动，其允许在Flash上建立read/write的文件系统，比如说JFFS、JFFS2。而Blkmem驱动不行。

 

文件系统

在uClinux下有数种根文件系统可供选择。

ROMfs：

Cramfs：

MTD之上的read/write文件系统，如JFFS、JFFS2

 

工具

当使用MTD驱动时，有如下工具可供使用：

 

Flatfsd对于嵌入式系统保存用户配置是一个理想的解决方案。Flatfsd在后台执行，当接收到SIGUSR1信号时，flatfsd将会把/etc/config的内容写入/dev/flash/config。

下面是配置Flatfsd的步骤

 

文件系统

/bin/expand  /etc/ramfs.img  /dev/ram1

mount  -t  ext2  /dev/ram1  /etc/config

将ram1加载到/etc/config目录，这样就可以对/etc/config进行读写，这个目录将被应用程序用来保存配置。

 

Flatfsd可以与三种设备进行交互：

    MTD device

    Block Mem device

    Disklike device

Flatfsd缺省情况下将/etc/config的内容写入设备/dev/flash/config，因此必须将/dev/flash/config与相应的设备关联起来。

如何关联/dev/flash/config？

两种方法：（通过主Makefile或是手工操作都行）

例如我们使用MTD设备（MTD设备的主设备号为90，次设备号为偶数的为可写的设备）

方法一：在主Makefile中（vendors/xxx/目录下）

FLASH_DEVICES = \

        image,c,90,0 \

        config,c,90,2 \

        loader,c,90,4

 

romfs:

        [ -d $(ROMFSDIR)/$$i ] || mkdir -p $(ROMFSDIR)

        for i in $(ROMFS_DIRS); do \

                [ -d $(ROMFSDIR)/$$i ] || mkdir -p $(ROMFSDIR)/$$i; \

        done

        for i in $(DEVICES); do \

                touch $(ROMFSDIR)/dev/@$$i; \

        done

        for i in $(FLASH_DEVICES); do \

                touch $(ROMFSDIR)/dev/flash/@$$i; \

        done

 

方法二：在主Makefile中（vendors/xxx/目录下）

 FLASH_DEVICES = \

        image,c,90,0 \

        config,c,90,2 \

        loader,c,90,4

 

romfs:

        [ -d $(ROMFSDIR)/$$i ] || mkdir -p $(ROMFSDIR)

        for i in $(ROMFS_DIRS); do \

                [ -d $(ROMFSDIR)/$$i ] || mkdir -p $(ROMFSDIR)/$$i; \

        done

        for i in $(DEVICES); do \

                touch $(ROMFSDIR)/dev/@$$i; \

        done

        $(ROMFSINST) -s /var/tmp /tmp

        $(ROMFSINST) -s /bin /sbin

        $(ROMFSINST) -s /var/etc/hosts /etc/hosts

        $(ROMFSINST) -s /var/etc/resolv.conf /etc/resolv.conf

        $(ROMFSINST) -s /var/etc/inetd.conf /etc/inetd.conf

        $(ROMFSINST) -s /var/etc/passwd /etc/passwd

        $(ROMFSINST) /etc/ssl_cert.pem

        $(ROMFSINST) /etc/ssl_key.pem

        $(ROMFSINST) /etc/rc

        $(ROMFSINST) /etc/ramfs8192.img

        $(ROMFSINST) /etc/inittab

        $(ROMFSINST) /etc/services

        $(ROMFSINST) /etc/motd

$(ROMFSINST) -s /dev/mtd2 /dev/flash/config

 

很显然，系统启动的时候需要将flash里面的配置读入到/etc/config目录。通过执行

      flatfsd –r

可以实行这一点。一般将这个命令放入启动脚步/etc/rc中，以便在系统启动的时候自动执行。

flatfsd也应当自动在后台执行，可以通过/etc/inittab中添加语句：

      flt:unknown:/bin/flatfsd

来启动flatfsd，也可以在/etc/rc中添加脚本：

   /bin/flatfsd &

来启动。

 

如何保证flash的文件没被破坏？

Flatfsd会在写flash的时候写入checksum，当执行flatfsd –r的时候，如果checksum不对，放在/etc/default里面的默认配置将会生效。