Linux存储器接口软硬件设计

Linux存储器接口软硬件设计1.嵌入式系统上常用的存储媒体Flash芯片Flash媒质存储器：SD/MMC卡、CF卡、SM卡、U盘、DOCIC卡、SIM卡硬盘：CF接口、IDE接口…2.Linux对存储设备的管理块设备->文件系统字符设备也可以完成简单的存储工作嵌入式Linux的存储通常通过MTD设备3.MTD设备驱动MTD(memorytechnologydevice)是用于访问memory设备〔ROM、flash〕的Linux子系统在硬件和上层之间提供了一个抽象的接口，MTD把文件系统和Flash设备相隔离4.MTD与文件系统5.Flash硬件驱动层在init时驱动Flash硬件，NAND型Flash的驱动程序那么位于

/drivers/mtd/nand子目录下MTD原始设备有两局部组成MTD原始设备的通用代码，各个特定的Flash的数据，例如分区。mtd_info、mtd_table〔mtdcore.c〕、mtd_part〔mtd_part.c〕MTD设备层linux系统定义出MTD的块设备〔主设备号31〕和字符设备〔设备号90〕。设备节点：通过mknod在/dev子目录下建立MTD字符设备节点〔主设备号为90〕和MTD块设备节点〔主设备号为31〕，通过访问此设备节点即可访问MTD字符设备和块设备。根文件系统在Bootloader中将文件系统映像烧录到flash的某一个分区中，在启动的时候，将该分区作为根文件系统挂载。文件系统：内核启动后，mount6.NAND和NOR——性能比较NOR和NAND是现在市场上两种主要的非易失闪存技术NOR的读速度比NAND稍快一些NAND的写入速度比NOR快很多NAND的擦除速度远比NOR的快大多数写入操作需要先进行擦除操作NAND的擦除单元更小，相应的擦除电路更少7.接口差异NORflash带有SRAM接口，线性寻址，可以很容易地存取其内部的每一个字节NANDflash使用复用接口和控制IO屡次寻址存取数据NAND读和写操作采用512字节的块，这一点有点像硬盘管理此类操作易于取代硬盘等类似的块设备8.容量和本钱NANDflash生产过程更为简单，本钱低常见的NORflash为128KB～16MB，而NAND

flash通常有8～128MBNOR主要应用在代码存储介质中，NAND适合于数据存储NAND在CompactFlash、SecureDigital、PCCards和MMC存储卡市场上所占份额最大9.可靠性和耐用性在NAND中每块的最大擦写次数是100万次，而NOR的擦写次数是10万次位交换的问题NANDflash中更突出，需要

ECC纠错NANDflash中坏块随机分布，需要通过软件标定——产品量产的问题10.更新MTD设备驱动程序MTD的补丁:///新的MTD驱动程序针对Linux2.6支持2kpageflash、DOC、SSDFC等新特性参考：TheLinuxMTD,JFFSHOWTO11.NandFlash连接原理12.PXA270上扩展Nandflash13.移植代码建议先给内核打补丁有的linux内核带的MTD驱动程序有严重的问题nandflash相关代码在/drivers/mtd/nand/目录下添加自己的驱动程序，可以从/drivers/mtd/nand/spia.c派生〔pxa27x_nand.c〕修改drivers/mtd/nand/config.in配置菜单修改/drivers/mtd/nand/Makefile添加

obj-$(CONFIG_MTD_NAND_ARM) +=pxa27x_nand.o14.解读pxa27x_nand.c模块入口：pxa27x_init函数ioremap的作用pxa27x_IO_init，初始化Nandflash所用端口module_init宏定义了linux加载的模块——启动的时候加载或者通过模块加载nand_scan确定设备及其类型，挂载相应的驱动程序add_mtd_partitions函数注册MTD分区，add_mtd_device注册MTD设备15.MTD上的Norflash驱动使用CFI接口的flashIntelAMD驱动程序自动挂接、自动检测16.PXA270上Norflash设备驱动添加驱动程序

drivers/mtd/maps/uptechpxa27x-flash.c主要的工作在pxa27x_flash_probe函数中完成。查找分区17.测试MTD设备〔1〕正确加载了设备，使用命令

cat/proc/mtd，可以显示MTD设备信息：dev:sizeerasesizenamemtd0:00e0000000004000"Nandflashpartition“创立节点〔如果不是用devfs〕在hostlinux上的romfs/dev目录创立

@mtd0,c,90,0、@mtdblock0,b,31,0文件用mkfs.jffs2〔或者mkfs.yaffs〕生成文件系统映象〔比方jffs2.img〕18.测试MTD设备〔2〕目标板启动以后cpjffs2.img/dev/mtd0注意：这里使用的/dev/mtd0是字符设备mount–tjffs2/dev/mtdblock0/var/jffs2需要在编译内核的时候包含jffs2文件系统使用块设备在文件系统上进行其他测试：[/var/jffs2]cp/root/hello.19.嵌入式linux下常见的文件系统RomFS：只读文件系统，可以放在ROM空间，也可以在系统的RAM中，嵌入式linux中常用来作根文件系统RamFS：利用VFS自身结构而形成的内存文件系统，使用系统的RAM空间JFFS/JFFS2：为Flash设计的日志文件系统Yaffs：专门为NandFlash设计proc：为内核和内核模块将信息发送给进程提供一种机制，可以查看系统模块装载的信息devFS：设备文件系统20.Linux上的Ext2fs支持4TB存储、文件名称最长1012字符可选择逻辑块快速符号链接Ext2不适合flash设备是为象IDE设备那样的块设备设计的，逻辑块大小必须是512byte、1KB、2KB等没有提供对基于扇区的擦除／写操作的良好管理如果在一个扇区中擦除单个字节，必须将整个扇区复制到

RAM，然后擦除，再重写入在出现电源故障时，Ext2fs是不能防止崩溃的文件系统不支持损耗平衡，缩短了flash的寿命21.jffs/jffs2文件系统的优缺点日志文件系统提供了更好的崩溃、掉电平安保护jffs2支持对flash的均匀磨损在扇区级别上执行闪存擦除／写／读操作要比Ext2文件系统好文件系统接近满时，JFFS2会大大放慢运行速度——垃圾收集22.Nand上yaffs文件系统的优势专门为Nandflash设计的日志文件系统jffs／jffs2不适合大容量的Nandflashjffs的日志通过jffs_node建立在RAM中，占用

RAM空间：对于128MB的Nand大概需要4MB的空间来维护节点启动的时候需要扫描日志节点，不适合大容量的NandflashFAT系统没有日志23.编译yaffs文件系统mtd的最新补丁升级？接口更新，适合与yaffs与原有的mtd驱动程序不兼容，需要重写如果使用旧mtd驱动需要定义Makefile中MTD_OLD=-DCONFIG_YAFFS_USE_OLD_MTD参考文档：yaffs-rootfs-howto最新版的yaffs网站：

://aleph1.co.uk/armlinux/projects/yaffs24.使用yaffs文件系统通过cat/proc/yaffs命令可以看到yaffs系统的相关信息mount-tyaffs/dev/mtdblock/0/mnt/yaffsyaffs做root的问题，如何处理坏块？25.IDE接口软硬件设计26.IDE接口简介IntegratedDriveElectronics〔IDE〕本意是指把控制器与盘体集成在一起的硬盘驱动器。通常说的IDE接口，称之为ATA〔AdvancedTechnologyAttachment〕接口分类：ATA-1〔IDE〕、ATA-2〔EIDE〕、ATA-3〔FastATA-2〕、UltraATA、UltraATA/33、UltraATA/66、UltraATA/100及SerialATA27.IDE接口标准CSEL电缆主从选择DMARQDMA请求CS0片选0INTRQ中断请求CS1片选1IOR读取IO口D[15:0]数据线IORDYIO就绪DASP驱动器有效IOW写入IO口A[2:0]地址PDIAG通过检测DMACKDMA应答RESET复位低电平有效28.IDE设备存放器CS1CS0A2A1A0读取写入位10000数据寄存器数据寄存器1610001错误寄存器特征寄存器810010扇区数寄存器扇区数寄存器810011扇区号寄存器扇区号寄存器810100柱面号（低字节）柱面号（低字节）810101柱面号（高字节）柱面号（高字节）810110驱动器/磁头驱动器/磁头810111状态寄存器命令寄存器801110可选状态寄存器设备控制寄存器801111驱动器地址寄存器保留829.嵌入式处理器上

扩展IDE接口的考虑电平标准是否满足？IDE接口为5V逻辑，与3.3V逻辑如何接口总线时序如何满足？读写时序和SRAM类似，通过组合逻辑即可满足30.UP-NETARM2410-S上IDE接口逻辑原理图FPGA内部逻辑nGCSF信号地址译码的结果偏移地址0x80000031.IDE接口的驱动程序在driv