3 FLASH驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)
3．1 Linux系統(tǒng)下的驅(qū)動(dòng)程序
Linux系統(tǒng)將所有的設(shè)備都看作具體的文件，通過(guò)文件系統(tǒng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行管理。所以在Linux架構(gòu)中，和設(shè)備相關(guān)的處理分成兩層：文件系統(tǒng)層和設(shè)備驅(qū)動(dòng)層。設(shè)備驅(qū)動(dòng)層用來(lái)屏蔽具體設(shè)備的細(xì)節(jié)，文件系統(tǒng)層向用戶提供一組統(tǒng)一的接口。這種設(shè)備管理方法可以很好的實(shí)現(xiàn)設(shè)備無(wú)關(guān)性，使Linux系統(tǒng)可以隨著外部設(shè)備的發(fā)展進(jìn)行擴(kuò)展，比如要添加一個(gè)設(shè)備，只要根據(jù)該硬件設(shè)備特性向文件系統(tǒng)提供一組接口，應(yīng)用程序通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用接口來(lái)訪問(wèn)設(shè)備。
Linux系統(tǒng)里將FLASH設(shè)備歸屬到MTD設(shè)備下管理，相對(duì)于常規(guī)塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，MTD設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序能更好的支持和管理閃存。具體講，基于MTD的 FLAsH驅(qū)動(dòng)程序，對(duì)上層可以很好的支持JFFS(針對(duì)NorFLASH)和YAFFS(針對(duì)NandFLASH)等文件系統(tǒng)，對(duì)下層FLASH的讀寫(xiě)，擦除，壞塊處理都能進(jìn)行很好的管理，它在硬件設(shè)備和上層文件系統(tǒng)間提供一個(gè)抽象接口。
3．2 FLASH驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)流程
FLASH驅(qū)動(dòng)程序有兩種編程方式。一種是直接編程進(jìn)內(nèi)核(Kernel)，另一種是編程成模塊(Modules)，如果編程進(jìn)內(nèi)核，會(huì)增加內(nèi)核的大小，還要改動(dòng)內(nèi)核源文件，不能動(dòng)態(tài)卸載，不利于調(diào)試，所以FLASH驅(qū)動(dòng)編程采用模塊化方式較好。
FLASH驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)流程要經(jīng)過(guò)四步：模塊化設(shè)計(jì)，編譯，加載，調(diào)用驗(yàn)證。如圖4所示。
3．2．1 驅(qū)動(dòng)程序的模塊化設(shè)計(jì)
構(gòu)成FLASH驅(qū)動(dòng)程序的所有子程序，要進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，必須加入兩個(gè)函數(shù)：入口函數(shù)module init()和出口函數(shù)module_exit()。在執(zhí)行程序時(shí)module_init()會(huì)調(diào)用int_init cfi probe_init(void)，負(fù)責(zé)初始化MTD芯片，同時(shí)這個(gè)函數(shù)還調(diào)用register_mtd_chip_driver()，將cfi_chipdrv加入至 MTD驅(qū)動(dòng)器列表chip_drvs_list中。初始化成功返回0，否則返回負(fù)值。實(shí)現(xiàn)代碼為：
另一個(gè)函數(shù)module_exit()執(zhí)行時(shí)，會(huì)調(diào)用staticvoid_exit cfi_probe_exit(void)，負(fù)責(zé)清除MTD芯片驅(qū)動(dòng)工作。同時(shí)這個(gè)函數(shù)還調(diào)用unregister_mtd_chip_driver()，將cfi_chipdrv從MTD芯片驅(qū)動(dòng)器列表chip_drvs_list中刪除。實(shí)現(xiàn)代碼為：
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其中：-O指定代碼優(yōu)化的級(jí)別；-D內(nèi)核模塊必須按照特殊定義的參數(shù)進(jìn)行編譯，這些參數(shù)跟在選項(xiàng)-D后；MODULE通知頭文件要給出適當(dāng)?shù)膬?nèi)核模塊定義；-KERNEL-通知頭文件形成的目標(biāo)代碼在內(nèi)核態(tài)運(yùn)行。得到的文件*．O就是一個(gè)FLASH驅(qū)動(dòng)程序的目標(biāo)文件，這樣FLAsH驅(qū)動(dòng)程序編譯好。編譯好的模塊*．O放在／lib／roodules／2．4．18／misc下，然后用dep-mod-a使此模塊成為可加載模塊。
3．2．3 驅(qū)動(dòng)程序的加載
加載模塊要用到兩個(gè)命令：insmod(加載)，rmmod(卸載)。加載時(shí)，module_init()函數(shù)被調(diào)用，這個(gè)函數(shù)向系統(tǒng)設(shè)備表登記 FLAsH設(shè)備。卸載時(shí)，module_exit()函數(shù)被調(diào)用，它釋放FLASH設(shè)備在系統(tǒng)設(shè)備表中占有的表項(xiàng)。注冊(cè)成功后就可以用mknod命令將 FLASH設(shè)備映射為一個(gè)特別文件，其他程序使用FLASH設(shè)備時(shí)，只要對(duì)此文件進(jìn)行操作就行。Linux在／dev目錄中為每個(gè)設(shè)備建立了一個(gè)文件，用 ls-1命令列出函數(shù)返回值，若小于O，表示注冊(cè)失??；否則表示注冊(cè)成功。注冊(cè)以后，Linux將FLAsH設(shè)備名與主、次設(shè)備號(hào)聯(lián)系起來(lái)。當(dāng)對(duì) FLASH訪問(wèn)時(shí)，Linux通過(guò)請(qǐng)求訪問(wèn)FLASH設(shè)備名得到主、次設(shè)備號(hào)；然后把此訪問(wèn)發(fā)送到FLASH設(shè)備驅(qū)動(dòng)，F(xiàn)LASH驅(qū)動(dòng)再根據(jù)次設(shè)備號(hào)調(diào)用不同的函數(shù)。
3．2．4 驅(qū)動(dòng)程序的調(diào)用驗(yàn)證
模塊加載到內(nèi)核后，然后就要調(diào)用驗(yàn)證。在Linux根目錄下有dev子目錄，這里面是節(jié)點(diǎn)名，這些結(jié)點(diǎn)是通過(guò)mknod建立的，里面有MTD字符設(shè)備節(jié)點(diǎn)和MTD塊設(shè)備節(jié)點(diǎn)，通過(guò)訪問(wèn)這些節(jié)點(diǎn)來(lái)訪問(wèn)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。Open一般是設(shè)備節(jié)點(diǎn)上的第一個(gè)操作，訪問(wèn)設(shè)備時(shí)其實(shí)就是系統(tǒng)調(diào)用open()函數(shù)，然后 open()函數(shù)打開(kāi)設(shè)備準(zhǔn)備進(jìn)行I／O操作，該函數(shù)注冊(cè)進(jìn)mtd_fops結(jié)構(gòu)中。
上面就是NorFLASH和NandFLASH驅(qū)動(dòng)程序架構(gòu)，具體開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，就要填充架構(gòu)里的程序代碼，來(lái)完成驅(qū)動(dòng)程序。這個(gè)框架中有一個(gè)函數(shù)表，具體到Linux系統(tǒng)里，需要提供一個(gè)結(jié)構(gòu)來(lái)向系統(tǒng)說(shuō)明FLASH驅(qū)動(dòng)程序所提供的一組入口點(diǎn)，這個(gè)結(jié)構(gòu)就是fop函數(shù)表。
FLASH驅(qū)動(dòng)程序運(yùn)行時(shí)，向內(nèi)核注冊(cè)，告訴系統(tǒng)fop函數(shù)表是跟FLASH驅(qū)動(dòng)程序相關(guān)聯(lián)的。當(dāng)用戶去訪問(wèn)驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，系統(tǒng)就告訴文件系統(tǒng)的管理程序，調(diào)用fop函數(shù)表就可以，然后調(diào)用函數(shù)表里的函數(shù)，完成用戶要求。當(dāng)從設(shè)備來(lái)收發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)，系統(tǒng)不是調(diào)用read()，write()這兩個(gè)函數(shù)，fop結(jié)構(gòu)里沒(méi)這兩個(gè)函數(shù)，而是要用到一個(gè)函數(shù)blk_init_queue()，這個(gè)函數(shù)向上注冊(cè)了一個(gè)請(qǐng)求處理函數(shù)request，對(duì)FLASH設(shè)備的讀取和發(fā)送數(shù)據(jù)，都是從請(qǐng)求隊(duì)列發(fā)出一個(gè)請(qǐng)求，請(qǐng)求調(diào)用請(qǐng)求處理函數(shù)，由請(qǐng)求處理函數(shù)執(zhí)行具體的讀寫(xiě)操作。設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)程序90％工作來(lái)完成fop函數(shù)表及re- quest函數(shù)，10％完成驅(qū)動(dòng)程序中的一些函數(shù)接口。完成了這些函數(shù)加上上面的FLASH驅(qū)動(dòng)程序架構(gòu)就構(gòu)成了完整的FLASH驅(qū)動(dòng)程序。
4 結(jié) 語(yǔ)
基于Samsung公司的s3c2410處理器平臺(tái)，分析和設(shè)計(jì)NorFLASH和NandFLASH的接口和驅(qū)動(dòng)，詳細(xì)介紹兩種FLASH的硬件結(jié)構(gòu)、性能差異、讀寫(xiě)時(shí)序、以及驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)。NorFLASH和NandFLASH因其在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和程序以及性價(jià)比方面的優(yōu)勢(shì)，占據(jù)的存儲(chǔ)器市場(chǎng)份額越來(lái)越多，并在嵌入式系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。
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