邵富杰，徐云寬

（北京跟蹤與通信技術(shù)研究所 100094）

引 言

VxWorks是美國Wind River公司于1983年開發(fā)的高模塊化、高性能的32位嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)，以其良好的可靠性和卓越的實時性而被廣泛應(yīng)用在通信、軍事、航空、航天等高精尖技術(shù)及實時性要求極高的領(lǐng)域中，如彈道制導(dǎo)、飛機導(dǎo)航等［1］。

Flash作為一種非易失性的固態(tài)存儲設(shè)備，具有可靠性高、體積小、功耗低等特點，非常適合移動設(shè)備、手持設(shè)備和嵌入式設(shè)備使用。NOR Flash和NAND Flash是現(xiàn)在市場上兩種主要的非易失閃存技術(shù)，SST39VF1601是一種存儲容量為2MB的NOR Flash，應(yīng)用程序可以直接在芯片內(nèi)部運行，不必再把代碼讀到系統(tǒng)RAM中。NOR的傳輸效率很高，在嵌入式系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。

1 VxWorks TrueFFS文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

TrueFFS文件系統(tǒng)是VxWorks集成開發(fā)環(huán)境Tornado提供的一個可選模塊，它為種類繁多的Flash存儲設(shè)備提供了統(tǒng)一的塊設(shè)備接口，并且具有可重入、線程安全的特點，支持大多數(shù)流行的CPU構(gòu)架。TrueFFS文件為用戶屏蔽了底層物理存儲設(shè)備的差別，應(yīng)用程序?qū)lash存儲設(shè)備的讀寫可以像對擁有MS－DOS文件系統(tǒng)的磁碟設(shè)備的操作一樣。TrueFFS文件系統(tǒng)由4個層次組成：核心層、翻譯層、MTD層和Socket層，TrueFFS文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 TrueFFS文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

核心層：連接其他幾個功能層，同時也進行碎片回收及定時器和其他系統(tǒng)資源的維護。該層以二進制形式提供。

翻譯層：主要實現(xiàn)TrueFFS與DOSFS之間的高級交互功能，也包含控制Flash映射到塊、碎片回收和數(shù)據(jù)完整性所需的智能化處理功能。該層以二進制形式提供。

MTD層：實現(xiàn)對底層Flash的地址映射、讀、寫、擦除和ID識別等操作，并設(shè)置與Flash密切相關(guān)的一些參數(shù)。該層以二進制和源碼形式提供。

Socket層：提供TrueFFS與板卡硬件之間的接口服務(wù)，提供板卡規(guī)范的硬件訪問例程，并且負(fù)責(zé)電源管理、卡檢測、窗口管理和Socket注冊。該層以源碼形式提供［2］。

2 SST39VF1601上建立TrueFFS文件系統(tǒng)

在SST39VF1601上建立VxWorks TrueFFS文件系統(tǒng)需要完成以下3部分工作：

◆配置完整的DOS文件系統(tǒng)支持；

◆包含核心TrueFFS組件；

◆為翻譯層、MTD層和Socket層各提供一個可用的軟件模塊。

DOS文件系統(tǒng)、核心TrueFFS組件和翻譯層可以通過配置集成開發(fā)環(huán)境Tornado安裝目錄target＼config＼bspname＼下的config.h文件實現(xiàn)，MTD層和Socket層需要編寫驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)［2］。

2.1 配置TrueFFS文件系統(tǒng)

若沒有VxWorks兼容的 MS－DOS文件系統(tǒng)，True－FFS文件系統(tǒng)的配置是沒有意義的，因此DOS文件系統(tǒng)及其相關(guān)組件都要被包含在TrueFFS文件系統(tǒng)中。另外，還有一些非必需的文件系統(tǒng)的其他組件，可以增加文件系統(tǒng)基本功能的支持（如ls、cd、copy等命令），也需要添加進來。在config.h文件中配置TrueFFS文件系統(tǒng)如下：

定義INCLUDE＿TFFS后，VxWorks系統(tǒng)啟動時的初始化代碼會調(diào)用tffsDrv（）來創(chuàng)建和管理TrueFFS所需的結(jié)構(gòu)和全局變量，并為所有掛接了的Flash設(shè)備注冊Socket組件驅(qū)動。鏈接時，通過解析與tffsDrv（）相關(guān)聯(lián)的符號可以將TrueFFS所必需的軟件模塊連接到Vx－Works映像中。

2.2 MTD層實現(xiàn)

MTD層軟件為TrueFFS文件系統(tǒng)提供了底層Flash的地址映射、讀、寫、擦除和ID識別等操作的函數(shù)。所有MTD層軟件必須包含3個函數(shù)：寫數(shù)據(jù)函數(shù)、擦除扇區(qū)（塊）函數(shù)和ID識別函數(shù)。

在BSP目錄下創(chuàng)建SST39VF1601的MTD層驅(qū)動程序文件SST39VF1601.c，并為該驅(qū)動程序文件編寫以下函數(shù)：

①Flash ID識別函數(shù)sst39vf1601Identify（）。該函數(shù)通過讀取Flash的ID號，判斷底層Flash設(shè)備是否適合本MTD層驅(qū)動，并為用于底層操作的Flash數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)vol注冊成員函數(shù)和成員變量。其中注冊的成員函數(shù)有地址映射函數(shù)、寫數(shù)據(jù)函數(shù)和扇區(qū)（塊）擦除函數(shù)，注冊變量有Flash存儲器的類型type、Flash存儲器的大小、平分?jǐn)?shù)據(jù)總線的Flash芯片個數(shù)interleaving、構(gòu)建Flash文件系統(tǒng)的Flash芯片個數(shù)noOfChips、擦除塊的大小erasable－BlockSize等。

②Flash地址映射函數(shù)sst39vf1601Map（），用于實現(xiàn)系統(tǒng)地址到Flash地址的轉(zhuǎn)換。

③Flash扇區(qū)（塊）擦除函數(shù)sst39vf1601Erase（），用于擦除Flash的一個塊或扇區(qū)，擦除大小應(yīng)與erasable－BlockSize一致，在sst39vf1601Identify（）函數(shù)中定義erasableBlockSize為4KB，因此sst39vf1601Erase（）一次可擦除4KB的扇區(qū)。

④Flash寫數(shù)據(jù)函數(shù)sst39vf1601Write（），向指定的Flash地址處寫一段數(shù)據(jù)。由于SST39VF1601位寬為16位，因此被寫入數(shù)據(jù)的地址必須半字對齊。

⑤編程結(jié)束檢測函數(shù)doneDetect（），檢測擦除、寫入操作是否結(jié)束，調(diào)用Flash擦除函數(shù)和寫入函數(shù)后必須調(diào)用該函數(shù)，檢測當(dāng)前操作是否結(jié)束，是否可以再次進行讀、寫和擦除操作。

MTD層驅(qū)動程序編寫完成后，還應(yīng)向Socket層注冊MTD層驅(qū)動程序，過程如下。

①配置tffsConfig.c文件。將Tornado安裝目錄target＼src＼drv＼tffs下的tffsConfig.c文件拷貝至 BSP目錄下，在函數(shù)聲明中添加：

②添加MTD模塊至BSP。打開BSP目錄下的Makefile文件，設(shè)置添加：MACH＿EXTRA＝sst39vf1601.o ftpdLib.o…

即把SST39VF1601的MTD層驅(qū)動程序添加到目標(biāo)代碼中，連同內(nèi)核模塊一起編譯。

2.3 Socket層實現(xiàn)

Socket層提供了TrueFFS與板卡硬件之間的接口服務(wù)，由systffs.c文件實現(xiàn)。系統(tǒng)在Tornado安裝目錄target＼config＼comps＼src下提供了一個原始systffs.c文件，可以將此文件拷貝到自己的BSP目錄下進行修改，來實現(xiàn)Socket層驅(qū)動。systffs.c文件的修改有以下幾個關(guān)鍵點：

◆sysTffsInit（）函數(shù)，完成TrueFFS文件系統(tǒng)的初始化，并調(diào)用注冊函數(shù)rfaRegister（）；

◆rfaRegister（）函數(shù)，負(fù)責(zé)注冊Socket結(jié)構(gòu)的各個成員函數(shù)；

◆被rfaRegister（）函數(shù)注冊的各個成員函數(shù)；

◆設(shè)備硬件相關(guān)的宏定義。

在系統(tǒng)提供的原始文件systffs.c中，定義了所有必需的函數(shù)。設(shè)計在一片NOR Flash SST39VF1601上建立TrueFFS文件系統(tǒng)的情況下，原始sysTffsInit（）函數(shù)和各個被注冊函數(shù)可以完成TrueFFS文件系統(tǒng)的初始化、Socket層的管理，因此也不需要更改。該文件中需要重新定義與硬件相關(guān)的宏：

需要注意的是，硬件設(shè)計中SST39VF1601的起始地址是從0x00000000開始的，之所以定義FLASH＿BASE＿ADRS為0x00080000，是因為SST39VF1601的前0.5MB用于存儲VxWorks的BootRom，在調(diào)用TrueFFS文件系統(tǒng)格式化函數(shù)tffsDevFormat（）時不應(yīng)將該部分格式化。

3 掛接VxWorks DOS文件系統(tǒng)

包含TrueFFS文件系統(tǒng)的VxWorks映像在目標(biāo)機上運行時，必須在TrueFFS的Flash驅(qū)動上掛接Vx－Works DOS文件系統(tǒng)后，TrueFFS文件系統(tǒng)才真正能夠使用，VxWorks DOS文件系統(tǒng)掛接過程如圖2所示。

VxWorks DOS文件系統(tǒng)的掛接過程如下。

（1）格式化Flash設(shè)備

在Flash設(shè)備上首次建立TrueFFS文件系統(tǒng)時，應(yīng)該調(diào)用TrueFFS文件系統(tǒng)格式化函數(shù)tffsDevFormat（）格式化Flash設(shè)備，該函數(shù)原型如下：

圖2 VxWorks DOS文件系統(tǒng)掛接過程

tffsDriveNo為TrueFFS設(shè)備驅(qū)動號，此處只構(gòu)建一個TrueFFS設(shè)備，因此設(shè)置為0；arg為格式化參數(shù)結(jié)構(gòu)tffsDevFormatParams的地址，此處為0，表示使用target＼h＼tffs目錄下頭文件tffsDev.h中定義的TrueFFS標(biāo)準(zhǔn)格式化參數(shù)TFFS＿STD＿FORMAT＿PARAMS，即從地址為Flash＿BASE＿ADRS處開始，格式化大小為FLASH＿SIZE的空間，若NOR Flash支持則格式化為FAT格式；函數(shù)調(diào)用返回狀態(tài)STATUS，格式化成功為OK，否則為ERROR。

（2）配置TrueFFS文件系統(tǒng)

格式化Flash設(shè)備后，就可以調(diào)用usrTffsConfig（）掛接VxWorks DOS文件系統(tǒng)，該函數(shù)原型如下：STATUS usrTffsConfig （int drive，int removable，char ＊fileName）；

drive為TrueFFS設(shè)備驅(qū)動號，此處只構(gòu)建一個TrueFFS設(shè)備，因此設(shè)置為0；removable為Flash存儲介質(zhì)是否可移除標(biāo)記，0表示不可移除，1表示可以移除，此處為0；fileName為文件系統(tǒng)掛接點的名字，此處使用“／tffs0／”；函數(shù)調(diào)用返回狀態(tài) STATUS，格式化成功為OK，否則為ERROR。

（3）測試TrueFFS文件系統(tǒng)

配置TrueFFS文件系統(tǒng)后，可調(diào)用devs函數(shù)，顯示系統(tǒng)中掛接的所有設(shè)備，若出現(xiàn)設(shè)備“／tffs0／”，則表示True－FFS文件系統(tǒng)掛接成功。此時調(diào)用VxWorks DOS命令chdir（“／tffs0／”），將當(dāng)前目錄切換到 TrueFFS文件系統(tǒng)掛接點／tffs0／，調(diào)用VxWorks DOS命令ls顯示當(dāng)前目錄下所有文件?？捎肍TP客戶端登陸目標(biāo)機，可上傳、下載文件，如圖3所示。 28

圖3 使用FTP上傳、下載文件

結(jié) 語

本文以VxWorks實時多任務(wù)操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)，詳細(xì)描述了在嵌入式系統(tǒng)中常用的NOR Flash存儲器上建立TrueFFS文件系統(tǒng)的方法。TrueFFS文件系統(tǒng)建立后，可以很方便地更新系統(tǒng)程序、存取設(shè)備數(shù)據(jù)，有效地提高了嵌入式設(shè)備的可維護性和易用性。

［1］李忠民，楊剛，顧亦然，等.ARM嵌入式VxWorks實踐教程［M］.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006：6－7.

［2］Wind River.VxWorks Programmer's Guide 5.5，2002：295－297，300－301.