uClinux系統(tǒng)平臺下的Flash存儲技術

目前，全世界的NOR Flash生產商主要有：Intel、AMD、Fujitsu和Toshiba，NOR Flash存儲芯片的容量從幾K到64M不等，未來數年里作為標準存儲設備NOR Flash很有可能取代ROM。NAND Flash 的生產廠商包括Samsung和Toshiba，同時二者也是M-System公司的“DiskOnChip”上Flash的供應商。NAND Flash存儲芯片的容量從8M到128M，而DiskonChip可以達到1024M的容量。

對于小型嵌入式系統(tǒng)設計，尤其是uClinux系統(tǒng)設計時，NOR Flash更多的被采用。所以下面的介紹將更多集中在NOR Flash上。

系統(tǒng)設計

一般來說，在嵌入式系統(tǒng)設計中RAM和Flash的選擇是由設計者來權衡的，而價格往往是主要的決定因素。Flash在每M字節(jié)的存儲開銷上較RAM要昂貴，對于uClinux系統(tǒng)來說選擇Flash作為存儲器具有一定的優(yōu)勢，uClinux系統(tǒng)在上電后需要運行的程序代碼和數據都可以存儲在Flash中，甚至于放在CPU起始地址中的uClinux的啟動內核都可以寫入Flash中。所以從一定意義上講，嵌入式系統(tǒng)只用Flash就可以完成所需的存儲功能。

Flash存儲器的分區(qū)較硬盤的分區(qū)更為簡單，分區(qū)后的Flash使用起來更加方便。典型的Flash分區(qū)如下

SEGMENT PURPOSE

0 Bootloader

1 foctory configuration

2

. kernel

X

. root filesystem

Y

分區(qū)0放置Bootloader，分區(qū)1放置factory configuration,分區(qū)2到分區(qū)X放置系統(tǒng)內核，分區(qū)X到分區(qū)Y放置根文件系統(tǒng)。Flash的分區(qū)可以根據需要劃分，uClinx中支持Flash存儲器的塊設備驅動負責定義上述的分區(qū)。

和PC機下的Linux不同，Flash的分區(qū)把系統(tǒng)的內核文件和根文件系統(tǒng)單獨劃分到兩個分區(qū)中，而PC機的硬盤是把內核文件和根文件放在一個分區(qū)內。PC機下的Linux的Bootloader是LILO或GRUB,它們在系統(tǒng)啟動時能智能地在分區(qū)中找到內核文件塊并把它加載到RAM中運行。對于Flash而言，把內核的鏡像文件寫進一個單獨的分區(qū)對嵌入式系統(tǒng)有兩大優(yōu)點：1)系統(tǒng)可以直接在Flash上運行2)對于LILO或GRUB更易找到內核代碼加載，甚至可以不用LILO或者GRUB引導而知直接運行。

內核文件和根文件系統(tǒng)在Flash中的放置可以根據系統(tǒng)設計需要適當選擇，選擇見下表。

表1

引導程序選擇(Bootloader Selection)

系統(tǒng)啟動之前的引導過程是CPU初始化的過程。包括ARM和X86在內的許多CPU是從固定的地址單元開始運行引導程序的。其它的部分CPU而是從某個地址單元讀入引導程序的入口地址，然后再運行引導程序，譬如M68K和COLDFIRE系列。所以這些都影響到Flash中的系統(tǒng)啟動代碼的存放地址。

首先系統(tǒng)要考慮的是系統(tǒng)在什么地址存放Bootloader，或者說系統(tǒng)從哪個地址單元開始加載運行系統(tǒng)內核代碼。

CPU啟動后直接運行系統(tǒng)內核是可以實現的。對于uClinux來說啟動代碼必須包括芯片的初始化和RAM的初始化等硬件的配置，同時加載內核的代碼段到RAM中并清除初始化的數據段內容。盡管這些實現起來很直觀，但是具體要把啟動代碼存放在Flash中正確的地址偏移單元內使CPU在一啟動就能執(zhí)行就比較困難了。不過現在技術比較先進的CPU都將默認的偏移地址設置為0或者在偏移地址為0的附近存放起始地址。