基于VxWorks的文件系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

1 引言

Tornado的TrueFFS是一種與VxWorks兼容的M-Systems Flite實(shí)現(xiàn)方式，可為種類繁多的Flash存儲(chǔ)設(shè)備提供統(tǒng)一的塊設(shè)備接口，并具有可重入、線程安全的特點(diǎn)，支持大多數(shù)流行的CPU架構(gòu)。具有 TrueFFS的應(yīng)用程序?qū)lash存儲(chǔ)設(shè)備的讀寫(xiě)就像對(duì)擁有MS-DOS文件系統(tǒng)的磁碟設(shè)備的操作一樣。TrueFFS屏蔽下層存儲(chǔ)介質(zhì)的差異，為開(kāi)發(fā)者提供統(tǒng)一的接口方式。TrueFFS使用一種基于動(dòng)態(tài)維護(hù)表的Block-to-Flash(塊對(duì)應(yīng)于Flash)傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)Flash的操作，為上層程序提供接口。這里提出一種在2片F(xiàn)lash上建立VxWorks下的文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案。

2 TrueFFS文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

TrueFFS(以下簡(jiǎn)稱TFFS)由1個(gè)核心層(Core Layer)和翻譯層(Translation Layer)、MTD(Memory Technology Drivers)層、Sock-et層(Socket Layer)3個(gè)功能層組成。圖1為TmeFFS其結(jié)構(gòu)圖。

翻譯層主要實(shí)現(xiàn)TFFS和DOS文件系統(tǒng)(DOSFS)之間的高級(jí)交互功能。該層包含控制Flash映射到塊、平均抹寫(xiě)(wear-leveling)、碎片回收和數(shù)據(jù)完整性所需的智能化處理功能。目前有3種翻譯層模塊，選擇哪種要根據(jù)使用的Flash介質(zhì)是采用NOR-based、NAND-based 或SSFDC-based技術(shù)確定閉。Socket層提供TFFS和板卡硬件(如Flash卡)的接口服務(wù)，用來(lái)向系統(tǒng)注冊(cè)Socket設(shè)備，檢測(cè)設(shè)備插拔，硬件寫(xiě)保護(hù)等。MTD層主要實(shí)現(xiàn)對(duì)具體的Flash進(jìn)行讀、寫(xiě)、擦、ID識(shí)別等操作，并設(shè)置與Flash密切相關(guān)的一些參數(shù)。TFFS已包含支持 Intel、AMD及Samsung部分Flash器件的MTD層驅(qū)動(dòng)。新的器件需要新的MTD支持，可使用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口加入這些驅(qū)動(dòng)。

2個(gè)對(duì)Socket驅(qū)動(dòng)和MTD至關(guān)重要的結(jié)構(gòu)體分別是FLFlash和FLSocket。TFFS使用FLFlash結(jié)構(gòu)體存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和函數(shù)指針，這些函數(shù)用于管理Flash設(shè)備。比如TFFS使用MTD函數(shù)處理對(duì)Flash的基本讀寫(xiě)操作，而FLFlash結(jié)構(gòu)體則包含這些MTD函數(shù)指針。當(dāng)運(yùn)行一個(gè) MTD識(shí)別程序時(shí)，系統(tǒng)就安裝了這些函數(shù)指針。FLFlash結(jié)構(gòu)體還包含一個(gè)指向FISocket結(jié)構(gòu)體的指針。TFFS使用這些FLSocket結(jié)構(gòu)體來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和函數(shù)指針，而這些函數(shù)是用于處理與Flash設(shè)備的硬件接口，即Socket接口。

用TFFS注冊(cè)Socket驅(qū)動(dòng)：在VxWorks中包含TFFS將使usrRoot()調(diào)用TFFSDrv()，而這將發(fā)起一個(gè)函數(shù)調(diào)用鏈，如圖2所示。

調(diào)用這些函數(shù)的目的之一就是用TFFS注冊(cè)Socket驅(qū)動(dòng)函數(shù)。多數(shù)情況下，注冊(cè)工作都發(fā)生在xxxRegister()(該函數(shù)在sysTFFS．c 中定義)中。該函數(shù)可更新FLSocket結(jié)構(gòu)體，同時(shí)，TFFS已對(duì)應(yīng)Socket驅(qū)動(dòng)中的服務(wù)程序給FLSocket結(jié)構(gòu)體賦予一個(gè)設(shè)備號(hào)即卷標(biāo)。 TFFs調(diào)用FLSocket結(jié)構(gòu)體中引用的函數(shù)來(lái)處理與Flash設(shè)備的硬件接口。

給Flash確定一個(gè)MTD：要?jiǎng)?chuàng)建TFFS塊設(shè)備，必須調(diào)用TFFSDevCreate()。這一調(diào)用也將發(fā)起一個(gè)函數(shù)調(diào)用鏈，調(diào)用這些函數(shù)的目的之一是確認(rèn)合適的MTD。該確認(rèn)過(guò)程在flIdentifyFlash()巾。flIdentifyFlash()通過(guò)逐個(gè)執(zhí)行xxxldentify()表中的程序確定合適的MTD，相同的MTD可在多個(gè)不同的Flash卷標(biāo)中同時(shí)有效。一旦找到合適的MTD，確認(rèn)程序就更新FLFlash結(jié)構(gòu)體中的數(shù)據(jù)及指向用于讀、寫(xiě)、擦除、映射等操作的MTD程序指針。此外，確認(rèn)過(guò)程還將完成在當(dāng)前FLFlash結(jié)構(gòu)體中涉及的FLSocket結(jié)構(gòu)體的初始化。 TFFS最多可處理5個(gè)TFFS塊設(shè)備。TFFS為每個(gè)FLFlash結(jié)構(gòu)體和FLSocket結(jié)構(gòu)體都分配一個(gè)可能存在的Flash設(shè)備。當(dāng)使用 TFFS注冊(cè)Socket驅(qū)動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)也同時(shí)初始化這些結(jié)構(gòu)體。多數(shù)情況下，注冊(cè)也將更新FLFlash中Socket成員中涉及的FLSocket結(jié)構(gòu)體，而FLFlash結(jié)構(gòu)體的初始化通過(guò)運(yùn)行一個(gè)MTD確認(rèn)程序完成。因?yàn)榇_認(rèn)程序依賴于FLSocket結(jié)構(gòu)體中所涉及的函數(shù)，所以必須在運(yùn)行MTD確認(rèn)程序之前安裝好Socket驅(qū)動(dòng)。

3 TFFS文件系統(tǒng)的建立

以NOR Flash AM29LV160TE為例，在2片F(xiàn)lash上建立TFFS文件系統(tǒng)，每個(gè)Flash的大小為2 MB，選擇第1片的前1 MB用于存放bootrom，后面的3 MB用作存放VxWorks映像和應(yīng)用程序，開(kāi)發(fā)工具采用Tornado2．2 for PPC。

3．1 VxWorks映像的配置

(1)在VxWorks映像中包含TrueFFS文件系統(tǒng)。首先在config．h文件中定義：

Tornado開(kāi)發(fā)環(huán)境利用config．h中的預(yù)編譯語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)映像中組件的添加。第1句定義使VxWorks在系統(tǒng)初始化時(shí)調(diào)用TFFSDrv()創(chuàng)建注冊(cè)TrueFFS所必需的結(jié)構(gòu)和全局變量，并為其上掛接的兩個(gè)Flash設(shè)備注冊(cè)Socket組件驅(qū)動(dòng)。第2句則配置TFFSShow()和 TFFSShowAll()兩段顯示程序，可在系統(tǒng)正常啟動(dòng)后檢測(cè)所注冊(cè)的Flash。第3句包含與VxWorks所兼容的文件系統(tǒng)MS-DOS，用于包含一些可在Shell中操作的命令。

(2)為支持TFFS，在所建的BSP目錄下必須包含1個(gè)sysTffs．c文件，該文件可從Tornado的安裝目錄下找一個(gè)較相近的文件復(fù)制到所建立的BSP目錄下，然后作如下修改：

因?yàn)樗x的2片F(xiàn)lash不在連續(xù)的空間，所以還需在sysTffsInit()函數(shù)中增加一個(gè)Socket注冊(cè)。

文件將TFFS的所有功能層鏈接到一起并與VxWorks綁定，其他無(wú)關(guān)的MTD driver包含頭均可去掉。

(3)系統(tǒng)用的開(kāi)發(fā)板是基于PPC860的處理器。由于器件實(shí)現(xiàn)了虛擬內(nèi)存管理，所以需要編輯sysLib．C中的sysPhys-MemDesc[]數(shù)組，將文件中Flash基地址和大小加入到MMU中，即將上面用到的地址空間映射加入內(nèi)存管理單元，以供后續(xù)訪問(wèn)Flash，否則訪問(wèn)Flash失敗。

(4)修改TFFSConfig．c文件。為便于管理，通常將src／drv／TFFS／目錄下該文件拷貝到BSP目錄下，然后再修改。在MTDidentifyRoutine mtdTable[]表中加入如下代碼：

(6)在所建立的BSP目錄中加入建立FTP服務(wù)器所需的頭文件和源文件。

(7)將Flash相關(guān)的MTD驅(qū)動(dòng)和FTP服務(wù)器加入到make-file中，即：MACH_EXTRA=mx29lvMtd．o FTPlib．o

3．2 VxWorks映像的加載

(1)在Shell上用TFFSShow驗(yàn)證mx29lvMtdIdentiy：

至此引導(dǎo)完成。Flash整個(gè)TFFS文件系統(tǒng)成功建立。

4 結(jié)束語(yǔ)

VxWorks下的TFFS文件系統(tǒng)方便VxWorks映像和應(yīng)用程序存儲(chǔ)到Flash，這有利于開(kāi)發(fā)者和用戶更新應(yīng)用程序而無(wú)需重新燒寫(xiě)booTRom，加快程序開(kāi)發(fā)進(jìn)程。系統(tǒng)中所用的2片F(xiàn)lash擴(kuò)展了文件系統(tǒng)的可使用空間，所實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)也包括fTP服務(wù)器，通過(guò) FTP客戶端軟件升級(jí)系統(tǒng)。可在MICETEK的MPC860開(kāi)發(fā)板上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，因此，表明該系統(tǒng)具有穩(wěn)定性好、可靠性高的特點(diǎn)。