在U-Boot中實(shí)現對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通用引導程序，具有功能豐富強大，支持多種操作系統和 CPU體系，易于功能擴展和移植，源碼開(kāi)放等多種優(yōu)點(diǎn)。U-Boot能夠同時(shí)支持啟動(dòng)加載模式和下載模式。在下載模式下，可以通過(guò)U-Boot自帶的 nand read／write等命令，配合．Jffs 2等參數，實(shí)現cramfs，Jffs 2等文件系統鏡像的讀寫(xiě)，方便開(kāi)發(fā)過(guò)程的調試。Yaffs文件系統是專(zhuān)門(mén)針對NAND FLASH設計的可讀寫(xiě)型文件系統，在NAND FLASH上性能穩定優(yōu)異。U-Boot自身沒(méi)有實(shí)現對Yaffs文件系統鏡像讀寫(xiě)的直接支持。由于Yaffs文件系統的特殊結構，需要對nand命令做一定的修改，從而實(shí)現其在NANDFLASH上對Yaffs鏡像的讀寫(xiě)。

1 相關(guān)工作簡(jiǎn)介
1．1 Yaffs文件系統結構簡(jiǎn)述
目前，嵌入式系統中常用的FLASH文件系統有Cramfs，Jffs 2，Yaffs，exfat等。Cramfs是一種壓縮型只讀型文件系統，其在系統啟動(dòng)時(shí)解壓至內存中運行。Jffs 2，Yaffs，Exfat等是可讀寫(xiě)型文件系統，Jffs 2一般應用于NOR型FLASH；Exfat不是開(kāi)源的文件系統實(shí)現，一般應用于Windows CE操作系統中。Yaffs是一種專(zhuān)門(mén)針對NAND FLASH設計的可讀寫(xiě)型文件系統，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文件系統的源代碼開(kāi)放，在多種嵌入式操作系統中移植十分方便。
通常一個(gè)NAND FLASH存儲設備由若干塊組成；1個(gè)塊由若干頁(yè)組成。一般128 MB以下容量的NAND FLASH芯片，一頁(yè)大小為528 B，依次分為2個(gè)256 B的主數據區和16 B的額外空間；128 MB以上容量的NAND FLASH芯片，一頁(yè)大小通常為2 KB。由于NAND FLASH出現位反轉的概率較大，一般在讀寫(xiě)時(shí)需要使用ECC進(jìn)行錯誤檢驗和恢復。
Yaffs文件系統的設計充分考慮到NAND FLASH以頁(yè)為存取單位等的特點(diǎn)，將文件組織成固定大小的段(Chunk)。以528 B的頁(yè)為例，Yaffs文件系統使用前512 B存儲數據、16 B的額外空間，用以存放數據的ECC和文件系統的組織信息等(稱(chēng)為OOB數據)。通過(guò)OOB數據，不但能實(shí)現錯誤檢測和壞塊處理；同時(shí)可以避免加載時(shí)對整個(gè)存儲介質(zhì)的掃描，加快了文件系統的加載速度。一個(gè)頁(yè)面的具體結構如表1所示。

由此可知，與其他文件系統相比，在生成Yaffs鏡像時(shí)就包含了OOB數據，所以在燒寫(xiě)Yaffs鏡像時(shí)，不需要計算ECC，僅依次寫(xiě)入512 B的數據和16 B的OOB數據即可。同時(shí)，Yaffs鏡像要使用分區上的第一個(gè)塊來(lái)存儲一個(gè)名為Yaffs_ObjectHeader的結構體。該結構體記錄了該分區中的文件、路徑以及相關(guān)的鏈接，所以在燒寫(xiě)時(shí)還需要跳過(guò)第一個(gè)可用的塊。Yaffs文件系統目前常用的版本為Yaffs 2，性能在許多方面都有了很大的提高。
1．2 U-Boot對常見(jiàn)文件系統的支持
在實(shí)際開(kāi)發(fā)過(guò)程中，一般使用引導程序，比如U-Boot，完成文件向FLASH中的燒寫(xiě)和啟動(dòng)引導等工作。U-Boot能夠支持Cramfs，Jffs 2文件系統的燒寫(xiě)。這些文件系統是針對NOR型FLASH設計的，所有文件數據就是簡(jiǎn)單的線(xiàn)性表組織形式。對于目前大量使用的NAND型FLASH，由于帶有用于數據校驗等功能的OOB區，所以Yaffs文件系統的數據組織形式不再是線(xiàn)性表的形式。
U-Boot沒(méi)有提供對Yaffs文件系統的讀寫(xiě)支持。但由于該文件系統的讀寫(xiě)過(guò)程與其他文件系統的讀寫(xiě)類(lèi)似，因此可以通過(guò)修改U-Boot的FLASH讀寫(xiě)命令，增加處理00B區域數據的功能，即可以實(shí)現對Yaffs文件系統的讀寫(xiě)支持。