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　　1 引言

　　近年來，隨著電子技術的不斷進步，嵌入式系統開發已成為熱點，而Linux作為一個自由軟件 ,也得到了極大的發展 ,嵌入式系統與Linux的結合，正日益被人們看好。Linux具有內核小，效率高，源代碼開放等優點，還內含了完整的TCP/在嵌入式系統開發中，Flash 芯片以相對低廉的價格提供了高可靠性和高密度的存儲，已成為嵌入式系統的重要組成部分。在很多嵌入式系統中，操作系統及應用程序直接固化在Flash上，系統啟動時，代碼直接在Flash上開始運行。

　　2 在嵌入式系統中使用Flash

　　當前的嵌入式系統開發，需要方便靈活地使用Flash，以嵌入式的Web Server為例，在運行過程中，要求能夠動態地保存一些數據，并且當系統重新上電時，保存的數據依然存在。又比如將嵌入式處理器應用于工控領域，可能整個系統都集成在一小塊電路板上，一些重要的工藝參數在控制過程中需要動態地改變并保存，而使用硬盤等存儲介質又不太現實，在這種場合下，僅僅將Flash作為保存系統代碼的ROM使用是“大材小用”了。需要充分發揮Flash可擦寫的優勢，在系統運行過程中，動態地擦寫Flash來保存數據。針對嵌入式系統多樣、靈活、專用性強等特點，可以發揮嵌入式操作系統軟件復用的優點，找到一種方便、快捷地使用Flash 的方法來縮短開發時間，提升系統性能，嵌入式Linux就提供了這樣一條捷徑。由遍布全世界的自由軟件開發者為Linux提供支持，使得在嵌入式Linux上使用Flash變的十分容易。

　　3 JFFS 文件系統簡介

　　我們使用的uClinux系統采用ROMFS作為根文件系統，它相對于一般的EXT2文件系統，具有節約空間的優勢。但是ROMFS是一種只讀的文件系統，不支持動態擦寫保存，對于系統需要動態保存的數據只能采用虛擬ram盤的方法(ram盤使用EXT2文件系統)。

　　針對ROMFS文件系統存在的問題，我們可以使用JFFS文件系統(Journaling Flash File System)。JFFS文件系統是瑞典的Axis Communications公司(www.axis.com) 在GNU General Public License下發布的自由軟件，主要用于嵌入式Linux。只需要在自己的嵌入式Linux中加入JFFS文件系統并做少量的改動，就可以使用JFFS文件系統。通過JFFS文件系統，可以用Flash來保存數據，即將Flash作為系統的硬盤來使用。可以像操作硬盤上的文件一樣操作Flash芯片上的文件和數據。系統運行的參數可以實時保存到Flash芯片中，在系統斷電后數據仍然存儲在Flash芯片中。

　　作為一種EEPROM，Flash可分為兩種主要類型：NOR Flash 和NAND Flash。一片沒有使用過的Flash，每一位的值都是邏輯1，對Flash的寫操作就是將特定位的邏輯1改變為邏輯0。而擦除就是將邏輯1改變為邏輯0。Flash的數據存儲是以塊(Block)為單位來組織的，Flash只能整塊擦除，而Flash的壽命是以擦除次數來計算的，一般是每塊100，000次。為了保證某塊不早于其他塊到達其壽命，就有必要在所有塊中盡可能地平均分配擦除次數，這就是“損耗平衡”。JFFS 文件系統是一種“追加式”的文件系統，新的數據總是被追加到上次寫入數據的后面。這種“追加式”的結構就自然實現了“損耗平衡”。

　　要加入JFFS文件系統，需實現Linux下對Flash芯片的驅動，Axis Communications公司提供了實現代碼。在這個系統中，代碼包括uClinux/linux/drivers/block/flash.c 和uClinux/linux/include/linux/flash.h。

　　在flash.c中的設備初始化函數 flash—init()里，將Flash作為塊設備向系統注冊：

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　　4　開發環境簡介

　　這里采用的是宿主機+目標板的開發模式，宿主機為PC+redhat7.2 ，目標板為Motorola Coldfire5272+uClinux, uClinux版本為2.0.38，在宿主機上將uClinux和應用程序編譯后，下載到目標板的Flash中運行。我們使用的Flash是2片AMD AM29LV160BT，大小為2M字節，工作在16bit雙字節模式。對于Motorola Coldfire5272，其RAM、Flash、外設I/O 參與統一平坦編碼，也沒有地址變換。2片Flash的地址范圍設置為：0xffb00000-0xffcfffff 和0xffd00000-0xffefffff。每片Flash共有35個扇區，除前四個扇區不規則，大小分別為：16K，8K，8K，32K 外，剩余31個扇區均為64K字節大小。?

　　5　實現JFFS 文件系統的實例

　　為實現Flash上的JFFS文件系統，需要在內核中加入對JFFS文件系統和Flash設備的支持;針對具體的Flash 芯片修改設備驅動程序;生成設備節點并將JFFS文件系統掛接到Flash 設備上。

　　5.1在內核中加入對JFFS文件系統和Flash 設備的支持

　　標準 Linux可以模塊的形式加載各種類型的設備驅動，要求在設備驅動中編制兩個入口點：init—module() 和 cleanup—module() ; uClinux 2.0 內核不支持內核模塊 LKM(loadable kernel modules),設備驅動及文件系統要靜態地編譯進內核。我們需要：?

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　　完成上述修改并編譯后，JFFS文件系統和Flash設備就被編譯入內核，同時在系統引導時加入了對JFFS 文件系統和 Flash設備的初始化函數的調用。?

　　5.2針對具體設備修改Flash設備驅動程序

　　Axis Communications在發布JFFS的同時，也給出了Flash 設備的驅動程序。此驅動程序支持AMD，Toshiba等公司的主流系列Flash芯片，需要根據自己系統中具體Flash芯片的型號及配置，修改驅動程序，使Flash設備能夠在嵌入式系統中正常工作。如果讀者使用的是此驅動尚未支持的Flash芯片，只需仿照其他型號，將Flash型號加入此驅動程序即可。

　　下面，以系統中的Flash為例，給出uClinux/linux/drivers/block/flash.c中需要的修改：

　　(1) 在文件的開頭處，加入#define CONFIG—BLK—DEV—FLASH。

　　(2) 在flash—probe()，chips〔0〕.start = (unsigned char *)(0xf0200000)，這個值取決于系統中實現JFFS的Flash芯片的起始地址，在第2片Flash上實現JFFS ，其起始地址為0xffd00000，所以將其改為 chips〔0〕.start = (unsigned char *)(0xffd00000)，隨后，需要根據芯片型號設置4個起始扇區的大小，系統中Flash的型號是AM29LV160BT。以下代碼定義了起始4個扇區的大小：chip→bootsectorsize〔0〕= 0x8000; chip→bootsectorsize〔3〕 = 0x2000; chip→bootsectorsize〔0〕= 0x2000; chip→bootsectorsize〔3〕 = 0x4000。

　　我們使用的Flash起始4個扇區的大小前文已經給出，所以需要將這4個值依次改為0x4000,0x2000,0x2000,0x8000即可。

　　(3) 在uClinux/linux/drivers/block/ll-rw-blk.c中的blk—dev—init()函數中，在flash—init()前加入flash—probe()調用執行對flash的檢測。

　　5.3 將JFFS文件系統掛接到Flash設備上

　　首先在宿主機的uClinux/romfs/dev目錄下新增設備節點：mknod flash0 b 60 16;mknod flash1 b 60 17;mknod flash2 b 60 18。

　　在Flash芯片上建立起分區。這樣，當重新編譯內核并將內核下載到Flash中后，就可以在目標板的/dev目錄下新增Flash設備文件供我們使用，目標板的uClinux系統啟動之后，在目標板上執行mount-t jffs /dev/flash1/mnt，就在flash1分區上建立起了JFFS 文件系統，JFFS文件系統掛接在目標板 /mnt目錄下，可在此掛接目錄上執行建立、刪除目錄，文件等操作。

　　6結束語

　　開發的實例表明，開放源代碼的Linux在嵌入式系統開發中有極大的優勢，借助于Linux的開放性，我們能夠靈活快捷地開發嵌入式系統應用。