Linux存儲器接口軟硬件設(shè)計

Linux存儲器接口軟硬件設(shè)計1.嵌入式系統(tǒng)上常用的存儲媒體Flash芯片F(xiàn)lash媒質(zhì)存儲器：SD/MMC卡、CF卡、SM卡、U盤、DOCIC卡、SIM卡硬盤：CF接口、IDE接口…2.Linux對存儲設(shè)備的管理塊設(shè)備->文件系統(tǒng)字符設(shè)備也可以完成簡單的存儲工作嵌入式Linux的存儲通常通過MTD設(shè)備3.MTD設(shè)備驅(qū)動MTD(memorytechnologydevice)是用于訪問memory設(shè)備〔ROM、flash〕的Linux子系統(tǒng)在硬件和上層之間提供了一個抽象的接口，MTD把文件系統(tǒng)和Flash設(shè)備相隔離4.MTD與文件系統(tǒng)5.Flash硬件驅(qū)動層在init時驅(qū)動Flash硬件，NAND型Flash的驅(qū)動程序那么位于

/drivers/mtd/nand子目錄下MTD原始設(shè)備有兩局部組成MTD原始設(shè)備的通用代碼，各個特定的Flash的數(shù)據(jù)，例如分區(qū)。mtd_info、mtd_table〔mtdcore.c〕、mtd_part〔mtd_part.c〕MTD設(shè)備層linux系統(tǒng)定義出MTD的塊設(shè)備〔主設(shè)備號31〕和字符設(shè)備〔設(shè)備號90〕。設(shè)備節(jié)點：通過mknod在/dev子目錄下建立MTD字符設(shè)備節(jié)點〔主設(shè)備號為90〕和MTD塊設(shè)備節(jié)點〔主設(shè)備號為31〕，通過訪問此設(shè)備節(jié)點即可訪問MTD字符設(shè)備和塊設(shè)備。根文件系統(tǒng)在Bootloader中將文件系統(tǒng)映像燒錄到flash的某一個分區(qū)中，在啟動的時候，將該分區(qū)作為根文件系統(tǒng)掛載。文件系統(tǒng)：內(nèi)核啟動后，mount6.NAND和NOR——性能比較NOR和NAND是現(xiàn)在市場上兩種主要的非易失閃存技術(shù)NOR的讀速度比NAND稍快一些NAND的寫入速度比NOR快很多NAND的擦除速度遠比NOR的快大多數(shù)寫入操作需要先進行擦除操作NAND的擦除單元更小，相應(yīng)的擦除電路更少7.接口差異NORflash帶有SRAM接口，線性尋址，可以很容易地存取其內(nèi)部的每一個字節(jié)NANDflash使用復(fù)用接口和控制IO屢次尋址存取數(shù)據(jù)NAND讀和寫操作采用512字節(jié)的塊，這一點有點像硬盤管理此類操作易于取代硬盤等類似的塊設(shè)備8.容量和本錢NANDflash生產(chǎn)過程更為簡單，本錢低常見的NORflash為128KB～16MB，而NAND

flash通常有8～128MBNOR主要應(yīng)用在代碼存儲介質(zhì)中，NAND適合于數(shù)據(jù)存儲NAND在CompactFlash、SecureDigital、PCCards和MMC存儲卡市場上所占份額最大9.可靠性和耐用性在NAND中每塊的最大擦寫次數(shù)是100萬次，而NOR的擦寫次數(shù)是10萬次位交換的問題NANDflash中更突出，需要

ECC糾錯NANDflash中壞塊隨機分布，需要通過軟件標(biāo)定——產(chǎn)品量產(chǎn)的問題10.更新MTD設(shè)備驅(qū)動程序MTD的補丁:///新的MTD驅(qū)動程序針對Linux2.6支持2kpageflash、DOC、SSDFC等新特性參考：TheLinuxMTD,JFFSHOWTO11.NandFlash連接原理12.PXA270上擴展Nandflash13.移植代碼建議先給內(nèi)核打補丁有的linux內(nèi)核帶的MTD驅(qū)動程序有嚴重的問題nandflash相關(guān)代碼在/drivers/mtd/nand/目錄下添加自己的驅(qū)動程序，可以從/drivers/mtd/nand/spia.c派生〔pxa27x_nand.c〕修改drivers/mtd/nand/config.in配置菜單修改/drivers/mtd/nand/Makefile添加

obj-$(CONFIG_MTD_NAND_ARM) +=pxa27x_nand.o14.解讀pxa27x_nand.c模塊入口：pxa27x_init函數(shù)ioremap的作用pxa27x_IO_init，初始化Nandflash所用端口module_init宏定義了linux加載的模塊——啟動的時候加載或者通過模塊加載nand_scan確定設(shè)備及其類型，掛載相應(yīng)的驅(qū)動程序add_mtd_partitions函數(shù)注冊MTD分區(qū)，add_mtd_device注冊MTD設(shè)備15.MTD上的Norflash驅(qū)動使用CFI接口的flashIntelAMD驅(qū)動程序自動掛接、自動檢測16.PXA270上Norflash設(shè)備驅(qū)動添加驅(qū)動程序

drivers/mtd/maps/uptechpxa27x-flash.c主要的工作在pxa27x_flash_probe函數(shù)中完成。查找分區(qū)17.測試MTD設(shè)備〔1〕正確加載了設(shè)備，使用命令

cat/proc/mtd，可以顯示MTD設(shè)備信息：dev:sizeerasesizenamemtd0:00e0000000004000"Nandflashpartition“創(chuàng)立節(jié)點〔如果不是用devfs〕在hostlinux上的romfs/dev目錄創(chuàng)立

@mtd0,c,90,0、@mtdblock0,b,31,0文件用mkfs.jffs2〔或者mkfs.yaffs〕生成文件系統(tǒng)映象〔比方j(luò)ffs2.img〕18.測試MTD設(shè)備〔2〕目標(biāo)板啟動以后cpjffs2.img/dev/mtd0注意：這里使用的/dev/mtd0是字符設(shè)備mount–tjffs2/dev/mtdblock0/var/jffs2需要在編譯內(nèi)核的時候包含jffs2文件系統(tǒng)使用塊設(shè)備在文件系統(tǒng)上進行其他測試：[/var/jffs2]cp/root/hello.19.嵌入式linux下常見的文件系統(tǒng)RomFS：只讀文件系統(tǒng)，可以放在ROM空間，也可以在系統(tǒng)的RAM中，嵌入式linux中常用來作根文件系統(tǒng)RamFS：利用VFS自身結(jié)構(gòu)而形成的內(nèi)存文件系統(tǒng)，使用系統(tǒng)的RAM空間JFFS/JFFS2：為Flash設(shè)計的日志文件系統(tǒng)Yaffs：專門為NandFlash設(shè)計proc：為內(nèi)核和內(nèi)核模塊將信息發(fā)送給進程提供一種機制，可以查看系統(tǒng)模塊裝載的信息devFS：設(shè)備文件系統(tǒng)20.Linux上的Ext2fs支持4TB存儲、文件名稱最長1012字符可選擇邏輯塊快速符號鏈接Ext2不適合flash設(shè)備是為象IDE設(shè)備那樣的塊設(shè)備設(shè)計的，邏輯塊大小必須是512byte、1KB、2KB等沒有提供對基于扇區(qū)的擦除／寫操作的良好管理如果在一個扇區(qū)中擦除單個字節(jié)，必須將整個扇區(qū)復(fù)制到

RAM，然后擦除，再重寫入在出現(xiàn)電源故障時，Ext2fs是不能防止崩潰的文件系統(tǒng)不支持損耗平衡，縮短了flash的壽命21.jffs/jffs2文件系統(tǒng)的優(yōu)缺點日志文件系統(tǒng)提供了更好的崩潰、掉電平安保護jffs2支持對flash的均勻磨損在扇區(qū)級別上執(zhí)行閃存擦除／寫／讀操作要比Ext2文件系統(tǒng)好文件系統(tǒng)接近滿時，JFFS2會大大放慢運行速度——垃圾收集22.Nand上yaffs文件系統(tǒng)的優(yōu)勢專門為Nandflash設(shè)計的日志文件系統(tǒng)jffs／jffs2不適合大容量的Nandflashjffs的日志通過jffs_node建立在RAM中，占用

RAM空間：對于128MB的Nand大概需要4MB的空間來維護節(jié)點啟動的時候需要掃描日志節(jié)點，不適合大容量的NandflashFAT系統(tǒng)沒有日志23.編譯yaffs文件系統(tǒng)mtd的最新補丁升級？接口更新，適合與yaffs與原有的mtd驅(qū)動程序不兼容，需要重寫如果使用舊mtd驅(qū)動需要定義Makefile中MTD_OLD=-DCONFIG_YAFFS_USE_OLD_MTD參考文檔：yaffs-rootfs-howto最新版的yaffs網(wǎng)站：

://aleph1.co.uk/armlinux/projects/yaffs24.使用yaffs文件系統(tǒng)通過cat/proc/yaffs命令可以看到y(tǒng)affs系統(tǒng)的相關(guān)信息mount-tyaffs/dev/mtdblock/0/mnt/yaffsyaffs做root的問題，如何處理壞塊？25.IDE接口軟硬件設(shè)計26.IDE接口簡介IntegratedDriveElectronics〔IDE〕本意是指把控制器與盤體集成在一起的硬盤驅(qū)動器。通常說的IDE接口，稱之為ATA〔AdvancedTechnologyAttachment〕接口分類：ATA-1〔IDE〕、ATA-2〔EIDE〕、ATA-3〔FastATA-2〕、UltraATA、UltraATA/33、UltraATA/66、UltraATA/100及SerialATA27.IDE接口標(biāo)準(zhǔn)CSEL電纜主從選擇DMARQDMA請求CS0片選0INTRQ中斷請求CS1片選1IOR讀取IO口D[15:0]數(shù)據(jù)線IORDYIO就緒DASP驅(qū)動器有效IOW寫入IO口A[2:0]地址PDIAG通過檢測DMACKDMA應(yīng)答RESET復(fù)位低電平有效28.IDE設(shè)備存放器CS1CS0A2A1A0讀取寫入位10000數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器1610001錯誤寄存器特征寄存器810010扇區(qū)數(shù)寄存器扇區(qū)數(shù)寄存器810011扇區(qū)號寄存器扇區(qū)號寄存器810100柱面號（低字節(jié)）柱面號（低字節(jié)）810101柱面號（高字節(jié)）柱面號（高字節(jié)）810110驅(qū)動器/磁頭驅(qū)動器/磁頭810111狀態(tài)寄存器命令寄存器801110可選狀態(tài)寄存器設(shè)備控制寄存器801111驅(qū)動器地址寄存器保留829.嵌入式處理器上

擴展IDE接口的考慮電平標(biāo)準(zhǔn)是否滿足？IDE接口為5V邏輯，與3.3V邏輯如何接口總線時序如何滿足？讀寫時序和SRAM類似，通過組合邏輯即可滿足30.UP-NETARM2410-S上IDE接口邏輯原理圖FPGA內(nèi)部邏輯nGCSF信號地址譯碼的結(jié)果偏移地址0x80000031.IDE接口的驅(qū)動程序在driv