在U-Boot中實現(xiàn)對Yaffs鏡像的支持

0 引 言
U-Boot是目前廣泛使用的嵌入式操作系統(tǒng)通用引導(dǎo)程序，具有功能豐富強大，支持多種操作系統(tǒng)和 CPU體系，易于功能擴展和移植，源碼開放等多種優(yōu)點。U-Boot能夠同時支持啟動加載模式和下載模式。在下載模式下，可以通過U-Boot自帶的 nand read／write等命令，配合．Jffs 2等參數(shù)，實現(xiàn)cramfs，Jffs 2等文件系統(tǒng)鏡像的讀寫，方便開發(fā)過程的調(diào)試。Yaffs文件系統(tǒng)是專門針對NAND FLASH設(shè)計的可讀寫型文件系統(tǒng)，在NAND FLASH上性能穩(wěn)定優(yōu)異。U-Boot自身沒有實現(xiàn)對Yaffs文件系統(tǒng)鏡像讀寫的直接支持。由于Yaffs文件系統(tǒng)的特殊結(jié)構(gòu)，需要對nand命令做一定的修改，從而實現(xiàn)其在NANDFLASH上對Yaffs鏡像的讀寫。

1 相關(guān)工作簡介
1．1 Yaffs文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡述
目前，嵌入式系統(tǒng)中常用的FLASH文件系統(tǒng)有Cramfs，Jffs 2，Yaffs，exfat等。Cramfs是一種壓縮型只讀型文件系統(tǒng)，其在系統(tǒng)啟動時解壓至內(nèi)存中運行。Jffs 2，Yaffs，Exfat等是可讀寫型文件系統(tǒng)，Jffs 2一般應(yīng)用于NOR型FLASH；Exfat不是開源的文件系統(tǒng)實現(xiàn)，一般應(yīng)用于Windows CE操作系統(tǒng)中。Yaffs是一種專門針對NAND FLASH設(shè)計的可讀寫型文件系統(tǒng)，它能針對嵌入式存儲器的功能要求提供損耗平衡、掉電保護等。Yaffs文件系統(tǒng)的源代碼開放，在多種嵌入式操作系統(tǒng)中移植十分方便。
通常一個NAND FLASH存儲設(shè)備由若干塊組成；1個塊由若干頁組成。一般128 MB以下容量的NAND FLASH芯片，一頁大小為528 B，依次分為2個256 B的主數(shù)據(jù)區(qū)和16 B的額外空間；128 MB以上容量的NAND FLASH芯片，一頁大小通常為2 KB。由于NAND FLASH出現(xiàn)位反轉(zhuǎn)的概率較大，一般在讀寫時需要使用ECC進行錯誤檢驗和恢復(fù)。
Yaffs文件系統(tǒng)的設(shè)計充分考慮到NAND FLASH以頁為存取單位等的特點，將文件組織成固定大小的段(Chunk)。以528 B的頁為例，Yaffs文件系統(tǒng)使用前512 B存儲數(shù)據(jù)、16 B的額外空間，用以存放數(shù)據(jù)的ECC和文件系統(tǒng)的組織信息等(稱為OOB數(shù)據(jù))。通過OOB數(shù)據(jù)，不但能實現(xiàn)錯誤檢測和壞塊處理；同時可以避免加載時對整個存儲介質(zhì)的掃描，加快了文件系統(tǒng)的加載速度。一個頁面的具體結(jié)構(gòu)如表1所示。

由此可知，與其他文件系統(tǒng)相比，在生成Yaffs鏡像時就包含了OOB數(shù)據(jù)，所以在燒寫Yaffs鏡像時，不需要計算ECC，僅依次寫入512 B的數(shù)據(jù)和16 B的OOB數(shù)據(jù)即可。同時，Yaffs鏡像要使用分區(qū)上的第一個塊來存儲一個名為Yaffs_ObjectHeader的結(jié)構(gòu)體。該結(jié)構(gòu)體記錄了該分區(qū)中的文件、路徑以及相關(guān)的鏈接，所以在燒寫時還需要跳過第一個可用的塊。Yaffs文件系統(tǒng)目前常用的版本為Yaffs 2，性能在許多方面都有了很大的提高。
1．2 U-Boot對常見文件系統(tǒng)的支持
在實際開發(fā)過程中，一般使用引導(dǎo)程序，比如U-Boot，完成文件向FLASH中的燒寫和啟動引導(dǎo)等工作。U-Boot能夠支持Cramfs，Jffs 2文件系統(tǒng)的燒寫。這些文件系統(tǒng)是針對NOR型FLASH設(shè)計的，所有文件數(shù)據(jù)就是簡單的線性表組織形式。對于目前大量使用的NAND型FLASH，由于帶有用于數(shù)據(jù)校驗等功能的OOB區(qū)，所以Yaffs文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織形式不再是線性表的形式。
U-Boot沒有提供對Yaffs文件系統(tǒng)的讀寫支持。但由于該文件系統(tǒng)的讀寫過程與其他文件系統(tǒng)的讀寫類似，因此可以通過修改U-Boot的FLASH讀寫命令，增加處理00B區(qū)域數(shù)據(jù)的功能，即可以實現(xiàn)對Yaffs文件系統(tǒng)的讀寫支持。