基于VxWorks的TFFS文件系统的研究与实现

1 引言

Tornado的TrueFFS是一种与VxWorks兼容的M-Systems Flite实现方式，可为种类繁多的Flash存储设备提供统一的块设备接口，并具有可重入、线程安全的特点，支持大多数流行的CPU架构。具有 TrueFFS的应用程序对Flash存储设备的读写就像对拥有MS-DOS文件系统的磁碟设备的操作一样。TrueFFS屏蔽下层存储介质的差异，为开发者提供统一的接口方式。TrueFFS使用一种基于动态维护表的Block-to-Flash(块对应于Flash)传输系统实现对Flash的操作，为上层程序提供接口。这里提出一种在2片Flash上建立VxWorks下的文件系统的实现方案。

2 TrueFFS文件系统结构分析

TrueFFS(以下简称TFFS)由1个核心层(Core Layer)和翻译层(Translation Layer)、MTD(Memory Technology Drivers)层、Socket层(Socket Layer)3个功能层组成。图1为TFFS其结构图。

VxWorks TFFS

翻译层主要实现TFFS和DOS文件系统(DOSFS)之间的高级交互功能。该层包含控制Flash映射到块、平均抹写(wear-leveling)、碎片回收和数据完整性所需的智能化处理功能。目前有3种翻译层模块，选择哪种要根据使用的Flash介质是采用NOR-based、NAND-based 或SSFDC-based技术确定。Socket层提供TFFS和板卡硬件(如Flash卡)的接口服务，用来向系统注册Socket设备，检测设备插拔，硬件写保护等。MTD层主要实现对具体的Flash进行读、写、擦、ID识别等操作，并设置与Flash密切相关的一些参数。TFFS已包含支持Intel、AMD及Samsung部分Flash器件的MTD层驱动。新的器件需要新的MTD支持，可使用一个标准接口加入这些驱动。

2个对Socket驱动和MTD至关重要的结构体分别是FLFlash和FLSocket。TFFS使用FLFlash结构体存储数据和函数指针，这些函数用于管理Flash设备。比如TFFS使用MTD函数处理对Flash的基本读写操作，而FLFlash结构体则包含这些MTD函数指针。当运行一个 MTD识别程序时，系统就安装了这些函数指针。FLFlash结构体还包含一个指向FISocket结构体的指针。TFFS使用这些FLSocket结构体来存储数据和函数指针，而这些函数是用于处理与Flash设备的硬件接口，即Socket接口。

用TFFS注册Socket驱动：在VxWorks中包含TFFS将使usrRoot()调用tffsDrv()，而这将发起一个函数调用链，如图3所示。

VxWorks TFFS Register

VxWorks TFFS Identify

调用这些函数的目的之一就是用TFFS注册Socket驱动函数。多数情况下，注册工作都发生在xxxRegister()(该函数在sysTFFS.c 中定义)中。该函数可更新FLSocket结构体，同时，TFFS已对应Socket驱动中的服务程序给FLSocket结构体赋予一个设备号即卷标。TFFs调用FLSocket结构体中引用的函数来处理与Flash设备的硬件接口。

给Flash确定一个MTD：要创建TFFS块设备，必须调用TFFSDevCreate()。这一调用也将发起一个函数调用链，调用这些函数的目的之一是确认合适的MTD。该确认过程在flIdentifyFlash()中。flIdentifyFlash()通过逐个执行xxxldentify()表中的程序确定合适的MTD，相同的MTD可在多个不同的Flash卷标中同时有效。一旦找到合适的MTD，确认程序就更新FLFlash结构体中的数据及指向用于读、写、擦除、映射等操作的MTD程序指针。此外，确认过程还将完成在当前FLFlash结构体中涉及的FLSocket结构体的初始化。 TFFS最多可处理5个TFFS块设备。TFFS为每个FLFlash结构体和FLSocket结构体都分配一个可能存在的Flash设备。当使用 TFFS注册Socket驱动时，系统也同时初始化这些结构体。多数情况下，注册也将更新FLFlash中Socket成员中涉及的FLSocket结构体，而FLFlash结构体的初始化通过运行一个MTD确认程序完成。因为确认程序依赖于FLSocket结构体中所涉及的函数，所以必须在运行MTD确认程序之前安装好Socket驱动。

3 TFFS文件系统的建立

以NOR Flash AM29LV160TE为例，在2片Flash上建立TFFS文件系统，每个Flash的大小为2 MB，选择第1片的前1 MB用于存放bootrom，后面的3 MB用作存放VxWorks映像和应用程序，开发工具采用Tornado2.2 for PPC。

3.1 VxWorks映像的配置

(1)在VxWorks映像中包含TrueFFS文件系统。首先在config．h文件中定义：

#define INCLUDE_TFFS
#define INCLUDE_TFFS_SHOW
#define INCLUDE_DOSFS

Tornado开发环境利用config．h中的预编译语句实现映像中组件的添加。第1句定义使VxWorks在系统初始化时调用TFFSDrv()创建注册TrueFFS所必需的结构和全局变量，并为其上挂接的两个Flash设备注册Socket组件驱动。第2句则配置TFFSShow()和 TFFSShowAll()两段显示程序，可在系统正常启动后检测所注册的Flash。第3句包含与VxWorks所兼容的文件系统MS-DOS，用于包含一些可在Shell中操作的命令。

(2)为支持TFFS，在所建的BSP目录下必须包含1个sysTffs.c文件，该文件可从Tornado的安装目录下找一个较相近的文件复制到所建立的BSP目录下，然后作如下修改：

#define INCLUDE_MTD_A29LV
/* AM29LV160BT MTD driver */
#define INCLUDE_TL_FTL
/* FTL translation layer */
#define FLASH_BASE_ADRS 0x03000000
/* 第1片Flash的基地址*/
#define FLASH_SIZE 0x00200000 /* 第1片 Flash的大小 */
#define FLASH_BOOT_ADRS 0x02900000
/*第2片Flash的基地址*/
#define FLASH_BOOT_SIZE 0x00100000 /*第2片Flash的大小*/

因为所选的2片Flash不在连续的空间，所以还需在sysTffsInit()函数中增加一个Socket注册。

文件将TFFS的所有功能层链接到一起并与VxWorks绑定，其他无关的MTD driver包含头均可去掉。

(3)系统用的开发板是基于PPC860的处理器。由于器件实现了虚拟内存管理，所以需要编辑sysLib.C中的sysPhys-MemDesc[]数组，将文件中Flash基地址和大小加入到MMU中，即将上面用到的地址空间映射加入内存管理单元，以供后续访问Flash，否则访问Flash失败。

(4)修改tffsConfig.c文件。为便于管理，通常将src/drv/tffs/目录下该文件拷贝到BSP目录下，然后再修改。在MTDidentifyRoutine mtdTable[]表中加入如下代码：

#ifdef INCLUDE_MTD_AM29LV
am29lvMTDIdentify
#endif /* INCLUDE_MTD_AM29LV */

根据所选定的Flash选定所需要的MTD函数，并在该文件开头声明：

#ifdef INCLUDE_MTD_AM29LV
FLStatus am29lvMTDIdentify (FLFlash vol);
#endif /* INCLUDE_MTD_AM29LV */

该代码可将操作Flash结构的函数注册到系统当中。

(5)在amd29lvMtd.c文件中，需根据注册的Socket分别给出地址映射函数，用来实现寻址的代码如下：

if(pVol->Socket->SerialNo==0)
{
	flSetWindowSize(pVol->Socket, FLASH_SIZE>>12);
	pVol->chipSize = FLASH_BOOT_SIZE;
	pVol->map = amd29lvMap0;
}
else if(pVol->Socket-serialNo == 1)
{
	flSetWindowSize(pVol->Socket, FLASH_BOOT_SIZE>>12);
	pVol->chipSize = FLASH_SIZE;
	pVol->map = am29lvMap1;
}

(6)在所建立的BSP目录中加入建立FTP服务器所需的头文件和源文件。

(7)将Flash相关的MTD驱动和TFP服务器加入到make-file中，即：

MACH_EXTRA=mx29lvMtd.o FTPlib.o

3.2 VxWorks映像的加载

(1)在Shell上用TFFSShow验证mx29lvMtdIdentiy：

VxWorks TFFS tffsShowAll

->TFFSDevFormat(0, 0)
value=0=0x0
->TFFSDevFormat(1, 0)
value=0=0x0
->usrTffsConfig(0, 0, "/TFFS0/")
value=0=0x0
->usrTffsConfig(1, 0, "/TFFS1/")
value=0=0x0

//然后通过devs来查看挂接的设备名

->devs
drv    name
0       /null
1       /tyCo/0
1       /tyCo/1
5       host:
6       /vio
3       /TFFS0/
3       /TFFS1/
Value=0=0x0

设置DEFAULT_BOOT_LINE来自动从tffs启动

#define DEFAULT_BOOT_LINE \
"TFFS=0,0(0,0) vxbus:/TFFS0/VxWorks h=192.168.0.20 e=192.168.0.50 u=target pw=target o=motfec"

启动界面如下：

VxWorks TFFS system up

至此引导完成。Flash整个TFFS文件系统成功建立。

4 结束语

VxWorks下的TFFS文件系统方便VxWorks映像和应用程序存储到Flash，这有利于开发者和用户更新应用程序而无需重新烧写bootrom，加快程序开发进程。系统中所用的2片Flash扩展了文件系统的可使用空间，所实现的系统也包括ftp服务器，通过ftp客户端软件升级系统。可在MICETEK的MPC860开发板上实现系统，因此，表明该系统具有稳定性好、可靠性高的特点。

AN EMBEDDED GROUP

AN EMBEDDED GROUP