基于VxWorks的文件系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)

1 引言

Tornado的TrueFFS是一種與VxWorks兼容的M-Systems Flite實現(xiàn)方式，可為種類繁多的Flash存儲設備提供統(tǒng)一的塊設備接口，并具有可重入、線程安全的特點，支持大多數(shù)流行的CPU架構(gòu)。具有 TrueFFS的應用程序?qū)lash存儲設備的讀寫就像對擁有MS-DOS文件系統(tǒng)的磁碟設備的操作一樣。TrueFFS屏蔽下層存儲介質(zhì)的差異，為開發(fā)者提供統(tǒng)一的接口方式。TrueFFS使用一種基于動態(tài)維護表的Block-to-Flash(塊對應于Flash)傳輸系統(tǒng)實現(xiàn)對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)的實現(xiàn)方案。

2 TrueFFS文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

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

翻譯層主要實現(xiàn)TFFS和DOS文件系統(tǒng)(DOSFS)之間的高級交互功能。該層包含控制Flash映射到塊、平均抹寫(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，用來向系統(tǒng)注冊Socket設備，檢測設備插拔，硬件寫保護等。MTD層主要實現(xiàn)對具體的Flash進行讀、寫、擦、ID識別等操作，并設置與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。新的器件需要新的MTD支持，可使用一個標準接口加入這些驅(qū)動。

2個對Socket驅(qū)動和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)體存儲數(shù)據(jù)和函數(shù)指針，這些函數(shù)用于管理Flash設備。比如TFFS使用MTD函數(shù)處理對Flash的基本讀寫操作，而FLFlash結(jié)構(gòu)體則包含這些MTD函數(shù)指針。當運行一個 MTD識別程序時，系統(tǒng)就安裝了這些函數(shù)指針。FLFlash結(jié)構(gòu)體還包含一個指向FISocket結(jié)構(gòu)體的指針。TFFS使用這些FLSocket結(jié)構(gòu)體來存儲數(shù)據(jù)和函數(shù)指針，而這些函數(shù)是用于處理與Flash設備的硬件接口，即Socket接口。

用TFFS注冊Socket驅(qū)動：在VxWorks中包含TFFS將使usrRoot()調(diào)用TFFSDrv()，而這將發(fā)起一個函數(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Socket驅(qū)動函數(shù)。多數(shù)情況下，注冊工作都發(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，TFFS已對應Socket驅(qū)動中的服務程序給FLSocket結(jié)構(gòu)體賦予一個設備號即卷標。 TFFs調(diào)用FLSocket結(jié)構(gòu)體中引用的函數(shù)來處理與Flash設備的硬件接口。

給Flash確定一個MTD：要創(chuàng)建TFFS塊設備，必須調(diào)用TFFSDevCreate()。這一調(diào)用也將發(fā)起一個函數(shù)調(diào)用鏈，調(diào)用這些函數(shù)的目的之一是確認合適的MTD。該確認過程在flIdentifyFlash()巾。flIdentifyFlash()通過逐個執(zhí)行xxxldentify()表中的程序確定合適的MTD，相同的MTD可在多個不同的Flash卷標中同時有效。一旦找到合適的MTD，確認程序就更新FLFlash結(jié)構(gòu)體中的數(shù)據(jù)及指向用于讀、寫、擦除、映射等操作的MTD程序指針。此外，確認過程還將完成在當前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TFFS塊設備。TFFS為每個FLFlash結(jié)構(gòu)體和FLSocket結(jié)構(gòu)體都分配一個可能存在的Flash設備。當使用 TFFS注冊Socket驅(qū)動時，系統(tǒng)也同時初始化這些結(jié)構(gòu)體。多數(shù)情況下，注冊也將更新FLFlash中Socket成員中涉及的FLSocket結(jié)構(gòu)體，而FLFlash結(jié)構(gòu)體的初始化通過運行一個MTD確認程序完成。因為確認程序依賴于FLSocket結(jié)構(gòu)體中所涉及的函數(shù)，所以必須在運行MTD確認程序之前安裝好Socket驅(qū)動。

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映像和應用程序，開發(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開發(fā)環(huán)境利用config．h中的預編譯語句實現(xiàn)映像中組件的添加。第1句定義使VxWorks在系統(tǒng)初始化時調(diào)用TFFSDrv()創(chuàng)建注冊TrueFFS所必需的結(jié)構(gòu)和全局變量，并為其上掛接的兩個Flash設備注冊Socket組件驅(qū)動。第2句則配置TFFSShow()和 TFFSShowAll()兩段顯示程序，可在系統(tǒng)正常啟動后檢測所注冊的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sysTffs．c文件，該文件可從Tornado的安裝目錄下找一個較相近的文件復制到所建立的BSP目錄下，然后作如下修改：

因為所選的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Socket注冊。

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

(3)系統(tǒng)用的開發(fā)板是基于PPC860的處理器。由于器件實現(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Flash，否則訪問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服務器所需的頭文件和源文件。

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

3．2 VxWorks映像的加載

(1)在Shell上用TFFSShow驗證mx29lvMtdIdentiy：

至此引導完成。Flash整個TFFS文件系統(tǒng)成功建立。

4 結(jié)束語

VxWorks下的TFFS文件系統(tǒng)方便VxWorks映像和應用程序存儲到Flash，這有利于開發(fā)者和用戶更新應用程序而無需重新燒寫booTRom，加快程序開發(fā)進程。系統(tǒng)中所用的2片F(xiàn)lash擴展了文件系統(tǒng)的可使用空間，所實現(xiàn)的系統(tǒng)也包括fTP服務器，通過 FTP客戶端軟件升級系統(tǒng)?？稍贛ICETEK的MPC860開發(fā)板上實現(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。