現今嵌入式存儲產品已滲透進人們生活工作中的方方面面，從ATM 機到手持通訊設備。社會對嵌入式產品的性能也有越來越高的要求：大容量，高速度，斷電保護，體積限制等等。當前數據記錄儀的容量和速度普遍偏小。本文旨在研究一種的數據存儲容量達512MB 高速數據記錄儀，它可以用于多路信號采集系統中。重點研究在嵌入式linux 系統平臺的架構下基于NandFlash 的存儲技術。

引言

FLASH 是一種不揮發性內存，在無電流供應的條件下也能夠長久地保持數據，相對于傳統的存儲介質具有無可比擬的優勢。目前主要的閃存分為兩類：Intel 首先開發的NOR flash 和東芝發布的NandFlash。

Nor FLASH 的特點是芯片內執行。應用程序可以直接在閃存內運行。不必再把代碼讀到系統RAM 中。NOR 的傳輸效率很高，但是寫入和擦除速度很低。Nandflash 存儲單元的讀寫是以頁和塊為單位來進行，這種結構最大的優點在于容量可以做得很大，NAND 閃存的成本較低，有利于大規模普及。主要功能是存儲資料。故而現在碼相機閃存卡和MP3 播放器中存儲設備幾乎全部是NandFlash?，F在大部分的嵌入式設備廠商出于成本的考慮都選擇了NandFlash 作為存儲設備。這樣增加了軟件設計的復雜度，降低了系統效率而且也限制了Flash 容量。

結合兩類閃存的優缺點，本文中我們選擇NandFlash 作為數據記錄儀上午數據存儲器，norflash 作為數據記錄儀的程序存儲器。

圖 1：系統整體結構圖圖

數據記錄儀設計整體包括兩塊，其部分是數據采集模塊一部分是數據存儲模塊，用TLC2578 芯片來實現數據采集AD 轉換，系統的調度核心是ARM 處理器，在這里使用S3c2440，ARM 主要負責核心處理和控制。存儲器負責程序和數據的存儲，其中Nand FLASH 存儲數據文件，Nor Flash 負責存儲bootloader，操作系統內核和文件系統，SDRAM 存儲系統運行時的程序和數據，ARM 通過GPIO 連接相關繼電器、觸發設備、輸出電壓控制設備、以及特定設備采樣A／D 并進行驅動。

S3C2440 是三星公司的ARM920T 的ARM 控制器：支持32 b 的高速AMBA 總線接口；帶有MMU，可以進行Linux 操作系統的移植；支持大頁NAND 閃存控制器。NandFlash 芯片選用K9F4G08U0M，這是Samsung 生產的512 MB 的NAND Flash 存儲器。內部存儲結構為（2K+64）字節×32 頁×4 096 塊，NAND Flash 接口信號比較少，數據線寬度只有8bit，CLE 和ALE 兩個引腳信號用來區分總線上的數據類型，沒有地址總線。Nor Flash 采用16MX16 位的E28F128J3A，NORFlash 接口與系統總路線完全匹配，16 個數據輸入輸出引腳，可以連接在系統總線上。NORFlash 有三個芯片片選引腳信號，選用作為片選信號，與處理器引腳相連。BYTE接高電平，表示Flash 在16 位數據傳輸模式下。

系統軟件組成

本系統的軟件部分包括應用程序和系統程序，應用程序主要是 AD 采集和讀寫Flash，見圖2，而系統程序就是應用程序工作的軟件平臺。它由以下部分組成：系統引導程序、嵌入式操作系統linux 內核、文件系統。

系統引導程序負責將操作系統內核固化到Flash 中和系統初始化工作，然后將系統控制權交給操作系統。在本文里我們使用uboot 作為系統引導程序。嵌入式操作系統內核是嵌入式系統加電運行后的管理平臺，負責實時性任務和多任務的管理，這里選擇嵌入式linux 內核。

文件系統是對一個存儲設備上的數據和元數據進行組織的機制。Linux 文件系統接口實現為分層的體系結構，從而將用戶接口層、文件系統實現和操作存儲設備的驅動程序分隔開。JFFS2 是專門針對嵌入式系統中的Flash 存儲器的特性而設計的一種日志文件系統。YAFFS2 支持大頁面的NAND 設備，并且對大頁面的NAND 設備做了優化。

軟件平臺固化在Nor Flash 中。根據軟件平臺的內容 對Nor Flash 的地址空間進行分區，這里分三個區，分別存放bootloader、Linux 內核和文件系統。

NandFlash 驅動設計

NandFlash 驅動程序框架

按照 linux 下驅動編寫規范編寫nand flash 驅動，其實主要工作就是實現下面這個結構體中的函數。

s3c2440_nand_drive 這個結構體用于向內核注冊Nand Flash 設備，它會被platform_driver_register 函數調用到。其中s3c2440_nand_probe 是最重要的，它完成對nand 設備的探測。

Nand_scan 是在初始化nand 的時候對nand 進行的一步非常好重要的操作，在nand_scan 中會對我們所寫的關于特定芯片的讀寫函數重載到nand_chip 結構中去，并會將mtd_info 結構體中的函數用nand 的函數來重載，實現了mtd 到底層驅動的聯系。并且在nand_scan 函數中會通過讀取nand 芯片的設備號和廠家號自動在芯片列表中尋找相應的型號和參數，并將其注冊進去。

NandFlash 讀頁操作函數

NandFlash 讀數據操作以頁為單位，讀數據首先寫入讀數據命令00H（如圖3），然后輸入要讀取頁的地址，接著從數據寄存器中讀取數據，最后進行ECC 校驗。