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(多图) 基于VxWorks的文件系统的研究与实现

第一飞机研究院 薛原?? 2009年10月12日 ?? 收藏0

  1 引言

  Tornado的TrueFFS是一种与VxWorks兼容的M-Systems Flite实现方式,可为种类繁多的Flash存储设备提供统一的块设备接口,并具有可重入、线程安全的特点,支持大多数流行的CPU架构。具有 TrueFFS的应用程序对Flash存储设备的读写就像对拥有MS-DOS文件系统的磁碟设备的操作一样。TrueFFS屏蔽下层存储介质的差异,为开发者提供统一的接口方式。TrueFFS使用一种基于动态维护表的Block-to-Flash(块对应于Flash)传输系统实现对Flash的操作,为上层程序提供接口。这里提出一种在2片Flash上建立VxWorks下的文件系统的实现方案。

  2 TrueFFS文件系统结构分析

  TrueFFS(以下简称TFFS)由1个核心层(Core Layer)和翻译层(Translation Layer)、MTD(Memory Technology Drivers)层、Sock-et层(Socket Layer)3个功能层组成。图1为TmeFFS其结构图。

TmeFFS结构图

  翻译层主要实现TFFS和DOS文件系统(DOSFS)之间的高级交互功能。该层包含控制Flash映射到块、平均抹写(wear-leveling)、碎片回收和数据完整性所需的智能化处理功能。目前有3种翻译层模块,选择哪种要根据使用的Flash介质是采用NOR-based、NAND-based 或SSFDC-based技术确定闭。Socket层提供TFFS和板卡硬件(如Flash卡)的接口服务,用来向系统注册Socket设备,检测设备插拔,硬件写保护等。MTD层主要实现对具体的Flash进行读、写、擦、ID识别等操作,并设置与Flash密切相关的一些参数。TFFS已包含支持 Intel、AMD及Samsung部分Flash器件的MTD层驱动。新的器件需要新的MTD支持,可使用一个标准接口加入这些驱动。

  2个对Socket驱动和MTD至关重要的结构体分别是FLFlash和FLSocket。TFFS使用FLFlash结构体存储数据和函数指针,这些函数用于管理Flash设备。比如TFFS使用MTD函数处理对Flash的基本读写操作,而FLFlash结构体则包含这些MTD函数指针。当运行一个 MTD识别程序时,系统就安装了这些函数指针。FLFlash结构体还包含一个指向FISocket结构体的指针。TFFS使用这些FLSocket结构体来存储数据和函数指针,而这些函数是用于处理与Flash设备的硬件接口,即Socket接口。

  用TFFS注册Socket驱动:在VxWorks中包含TFFS将使usrRoot()调用TFFSDrv(),而这将发起一个函数调用链,如图2所示。

注册网络接口驱动组件

设备创建函数调用

  调用这些函数的目的之一就是用TFFS注册Socket驱动函数。多数情况下,注册工作都发生在xxxRegister()(该函数在sysTFFS.c 中定义)中。该函数可更新FLSocket结构体,同时,TFFS已对应Socket驱动中的服务程序给FLSocket结构体赋予一个设备号即卷标。 TFFs调用FLSocket结构体中引用的函数来处理与Flash设备的硬件接口。

  给Flash确定一个MTD:要创建TFFS块设备,必须调用TFFSDevCreate()。这一调用也将发起一个函数调用链,调用这些函数的目的之一是确认合适的MTD。该确认过程在flIdentifyFlash()巾。flIdentifyFlash()通过逐个执行xxxldentify()表中的程序确定合适的MTD,相同的MTD可在多个不同的Flash卷标中同时有效。一旦找到合适的MTD,确认程序就更新FLFlash结构体中的数据及指向用于读、写、擦除、映射等操作的MTD程序指针。此外,确认过程还将完成在当前FLFlash结构体中涉及的FLSocket结构体的初始化。 TFFS最多可处理5个TFFS块设备。TFFS为每个FLFlash结构体和FLSocket结构体都分配一个可能存在的Flash设备。当使用 TFFS注册Socket驱动时,系统也同时初始化这些结构体。多数情况下,注册也将更新FLFlash中Socket成员中涉及的FLSocket结构体,而FLFlash结构体的初始化通过运行一个MTD确认程序完成。因为确认程序依赖于FLSocket结构体中所涉及的函数,所以必须在运行MTD确认程序之前安装好Socket驱动。

  3 TFFS文件系统的建立

  以NOR Flash AM29LV160TE为例,在2片Flash上建立TFFS文件系统,每个Flash的大小为2 MB,选择第1片的前1 MB用于存放bootrom,后面的3 MB用作存放VxWorks映像和应用程序,开发工具采用Tornado2.2 for PPC。


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