摘要：本文通過在嵌入式操作系統uClinux上實現可讀寫JFFS文件系統的實例，介紹了在嵌入式系統中使用Flash芯片的方法。

關鍵詞： 嵌入式系統;uClinux;Flash;JFFS文件系統

0? 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/ip網絡協議，很適合在嵌入式系統中使用。作為專門為嵌入式微處理器定制的小型化Linux，uClinux正是嵌入式Linux的優秀代表。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。

1? 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，并且當系統重新啟動時，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顯得不太現實，在這種場合下，僅僅地將Flash作為保存系統代碼的ROM使用是“大材小用”，我們需要充分發揮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，人們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。

2? 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。我們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，就有必要將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。在筆者的系統中，代碼包括uClinux/linux/drivers/block/flash.c 和uClinux/linux/include/linux/flash.h。
??? 在flash.c中的設備的初始化函數 flash_init()里，將Flash作為塊設備向系統注冊。
#ifdef? CONFIG_BLK_DEV_FLASH ?/* 向內核注冊，主設備號MAJOR_NR=60 */
?if(register_blkdev(MAJOR_NR, DEVICE_NAME, &flash_block_fops )) {
??printk(KERN_ERR DEVICE_NAME ": Unable to get major %d ",
???????? MAJOR_NR);
??return -EBUSY;
?}
/*注冊實際的塊I/O 操作及設備大小和塊大小 */
?blk_dev[MAJOR_NR].request_fn = DEVICE_REQUEST;
?blk_size[MAJOR_NR] = flash_sizes;
?blksize_size[MAJOR_NR] = flash_blk_sizes;
?read_ahead[MAJOR_NR] = 1;
?printk("Flash/ROM block device v2.1, (c) 1999 Axis Communications AB ");
#endif

3? 開發環境簡介
??? 我們采用的是宿主機+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共有共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。

4? 實現JFFS 文件系統的實例
??? 為實現Flash上的JFFS文件系統，我們需要：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。
4.1? 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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