基于VxWorks的文件系统的研究与实现
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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。
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。
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。
3.1 VxWorks映像的配置
(1)在VxWorks映像中包含TrueFFS文件系统。首先在config.h文件中定义:
Tornado开发环境利用config.h中的预编译语句实现映像中组件的添加。第1句定义使VxWorks在系统初始化时调用TFFSDrv()创建注册TrueFFS所必需的结构和全局变量,并为其上挂接的两个Flash设备注册Socket组件驱动。第2句则配置TFFSShow()和 TFFSShowAll()两段显示程序,可在系统正常启动后检测所注册的Flash。第3句包含与VxWorks所兼容的文件系统MS-DOS,用于包含一些可在Shell中操作的命令。
(2)为支持TFFS,在所建的BSP目录下必须包含1个sysTffs.c文件,该文件可从Tornado的安装目录下找一个较相近的文件复制到所建立的BSP目录下,然后作如下修改:
因为所选的2片Flash不在连续的空间,所以还需在sysTffsInit()函数中增加一个Socket注册。
文件将TFFS的所有功能层链接到一起并与VxWorks绑定,其他无关的MTD driver包含头均可去掉。
(3)系统用的开发板是基于PPC860的处理器。由于器件实现了虚拟内存管理,所以需要编辑sysLib.C中的sysPhys-MemDesc[]数组,将文件中Flash基地址和大小加入到MMU中,即将上面用到的地址空间映射加入内存管理单元,以供后续访问Flash,否则访问Flash失败。
(4)修改TFFSConfig.c文件。为便于管理,通常将src/drv/TFFS/目录下该文件拷贝到BSP目录下,然后再修改。在MTDidentifyRoutine mtdTable[]表中加入如下代码:
(7)将Flash相关的MTD驱动和FTP服务器加入到make-file中,即:MACH_EXTRA=mx29lvMtd.o FTPlib.o
3.2 VxWorks映像的加载
(1)在Shell上用TFFSShow验证mx29lvMtdIdentiy:
4 结束语
VxWorks下的TFFS文件系统方便VxWorks映像和应用程序存储到Flash,这有利于开发者和用户更新应用程序而无需重新烧写booTRom,加快程序开发进程。系统中所用的2片Flash扩展了文件系统的可使用空间,所实现的系统也包括fTP服务器,通过 FTP客户端软件升级系统。可在MICETEK的MPC860开发板上实现系统,因此,表明该系统具有稳定性好、可靠性高的特点。