uClinux系统平台下的Flash存储技术
CC系统以确保可靠性。 坏块处理 NAND器件中的坏块是随机分布的。以前也曾有过消除坏块的努力,但发现成品率太低,代价太高,根本不划算。NAND器件需要对介质进行初始化扫描以发现坏块,并将坏块标记为不可用。在已制成的器件中,如果通过可靠的方法不能进行这项处理,将导致高故障率。 易用性 可以非常直接地使用基于NOR的闪存,可以像其他存储器那样连接,并可以在上面直接运行代码。 由于需要I/O接口,NAND要复杂得多。各种NAND器件的存取方法因厂家而异。在使用NAND器件时,必须先写入驱动程序,才能继续执行其他操作。向NAND器件写入信息需要相当的技巧,因为设计师绝不能向坏块写入,这就意味着在NAND器件上自始至终都必须进行虚拟映射。 软件支持 当讨论软件支持的时候,应该区别基本的读/写/擦操作和高一级的用于磁盘仿真和闪存管理算法的软件,包括性能优化。 在NOR器件上运行代码不需要任何的软件支持,在NAND器件上进行同样操作时,通常需要驱动程序,也就是内存技术驱动程序(MTD),NAND和NOR器件在进行写入和擦除操作时都需要MTD。 使用NOR器件时所需要的MTD要相对少一些,许多厂商都提供用于NOR器件的更高级的软件,这其中包括M-System的TrueFFS驱动,该驱动被Wind River System、Microsoft、QNX Software System、Symbian和Intel等厂商所采用。驱动还用于对DiskOnChip产品进行仿真和NAND闪存的管理,包括纠错、坏块处理和损耗平衡。 目前,全世界的NOR Flash生产商主要有:Intel、AMD、Fujitsu和Toshiba,NOR Flash存储芯片的容量从几K到64M不等,未来数年里作为标准存储设备NOR Flash很有可能取代ROM。NAND Flash 的生产厂商包括Samsung和Toshiba,同时二者也是M-System公司的“DiskOnChip”上Flash的供应商。NAND Flash存储芯片的容量从8M到128M,而DiskonChip可以达到1024M的容量。 对于小型嵌入式系统设计,尤其是uClinux系统设计时,NOR Flash更多的被采用。所以下面的介绍将更多集中在NOR Flash上。 系统设计 一般来说,在嵌入式系统设计中RAM和Flash的选择是由设计者来权衡的,而价格往往是主要的决定因素。Flash在每M字节的存储开销上较RAM要昂贵,对于uClinux系统来说选择Flash作为存储器具有一定的优势,uClinux系统在上电后需要运行的程序代码和数据都可以存储在Flash中,甚至于放在CPU起始地址中的uClinux的启动内核都可以写入Flash中。所以从一定意义上讲,嵌入式系统只用Flash就可以完成所需的存储功能。 Flash存储器的分区较硬盘的分区更为简单,分区后的Flash使用起来更加方便。典型的Flash分区如下 SEGMENT PURPOSE 0 Bootloader 1 foctory configuration 2 . kernel X . root filesystem Y 分区0放置Bootloader,分区1放置factory configuration,分区2到分区X放置系统内核,分区X到分区Y放置根文件系统。Flash的分区可以根据需要划分,uClinx中支持Flash存储器的块设备驱动负责定义上述的分区。 和PC机下的Linux不同,Flash的分区把系统的内核文件和根文件系统单独划分到两个分区中,而PC机的硬盘是把内核文件和根文件放在一个分区内。PC机下的Linux的Bootloader是LILO或GRUB,它们在系统启动时能智能地在分区中找到内核文件块并把它加载到RAM中运行。对于Flash而言,把内核的镜像文件写进一个单独的分区对嵌入式系统有两大优点:1)系统可以直接在Flash上运行2)对于LILO或GRUB更易找到内核代码加载,甚至可以不用LILO或者GRUB引导而知直接运行。 内核文件和根文件系统在Flash中的放置可以根据系统设计需要适当选择,选择见下表。 模 式 选 择 优 点 缺 点 内核和根文件放在固定偏移地址单元(单独分区) 适用于主要系统成员地址单元固定,易于引导程序(Bootloader)加载和分别升级内核和根文件系统。 在内核和根文件系统之间不可避免要浪费Flash空间。 根文件系统紧跟内核放置(不单独分区) 节省Flash存储空间 内核文件和根文件合二为一,单独升级不够方便。 内核和根文件系统压缩放置 节省大量的Flash存储空间,可选择压缩放置内核或者根文件系统 系统需要引导程序(Bootloader)和RAM支持。 表1 引导程序选择(Bootloader Selection) 系统启动之前的引导过程是CPU初始化的过程。包括ARM和X86在内的许多CPU是从固定的地址单元开始运行引导程序的。其它的部分CPU而是从某个地址单元读入引导程序的入口地址,然后再运行引导程序,譬如M68K和COLDFIRE系列。所以这些都影响到Flash中的系统启动代码的存放地址。 首先系统要考虑
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