S3C2416裸机开发系列二一_Yaffs的移植
Nand作为市面上最主要的非易失性闪存技术之一，应用在各种固态大容量存储解决方案中。由于Nand flash自身的特点，Nand存储器往往需要一款专用的Nand文件系统进行管理。开源的Yaffs文件系统由于其优异的性能，在Nand flash中受到广泛的应用，笔者此处就Yaffs的移植作一个简单的介绍。
1. Yaffs概述Yaffs是由Aleph One公司所发展出来的Nand flash文件系统，专门为Nand flash存储器设计，适用于大容量的存储设备。在GPL协议下发布，可在其官网上免费获得源码。
Yaffs是基于日志的文件系统，提供了坏块管理、磨损平衡和掉电恢复的健壮性，保证数据在系统对文件系统修改的过程中发生意外也不被破坏。特别针对Nand flash，在启动时间、内存空间占用、读写速度等方面做了优化，已经在Linux、Android、WinCE等商业产品中使用。
2. Yaffs移植Yaffs文件系统分为文件系统管理层接口、Yaffs内部实现层和Nand接口层，这简化了与系统的接口设计，便于集成到系统中去。移植即为实现Nand接口层。由于Yaffs一直在维护更新，其内部数据结构、函数实现流程等有细微的更新。因此对于时间跨度比较大的版本，再者之间的移植将会有较大的差异。对于可移植的开源项目，一般应在源码包相应的makefile、readme等文档中获知项目的目录架构，提取相应的源码。接口的移植也应参考源码包中的Demo接口移植，了解相应接口应实现的功能需求，便于针对特定设备重新实现类似的接口功能。应用编程也可以参考源码中的应用测试代码。笔者此处以2015/06版本的源码为例说明Yaffs的移植。
2.1. 编译器相关对于可移植开源项目，不会使用编译器的数据类型、扩展语法等，因为不同体系的cpu、不同编译器这部分是不同的，是不可移植的，开源项目有自己定义的数据类型，这是需要根据具体的cpu、具体的编译器重定义的。Yaffs提供posix文件操作接口，使用了posix文件操作数据类型，而posix为unix下可移植操作系统应用编程接口，并不是c标准，c编译器不必实现posix，因此需自定义Yaffs中使用到的posix数据类型。Yaffs应用编程跟posix文件操作应用编程是完全一致的。即基于posix的应用程序在基于unix类、windows、支持posix的rtos等都是源码级可移植的。
#ifndef __YAFFS_CONFIG_H__
#define __YAFFS_CONFIG_H__
#define CONFIG_YAFFS_DIRECT
#define CONFIG_YAFFS_YAFFS2
#define CONFIG_YAFFS_PROVIDE_DEFS
#define CONFIG_YAFFSFS_PROVIDE_VALUES
#define CONFIG_YAFFS_DEFINES_TYPES
#define inline __inline
typedef unsigned short dev_t;
typedef unsigned short mode_t;
typedef long off_t;
typedef long long loff_t;
#endif
2.2. 操作系统相关Yaffs需要访问操作系统资源，如提供锁、时间戳、系统错误等。对于单线程访问、无操作系统并不需要操作系统的锁等相关功能。在Yaffs中yaffs_osglue.h列出了所需实现的操作系统相关接口函数。
#include"stdio.h"
#include"stdlib.h"
#include"time.h"
static intyaffs_errno;
/*
* yaffs_bug_fn()
* Function to report a bug.
*/
void yaffs_bug_fn(constchar *fn, int n)
{
printf("yaffs bug at %s:%dn", fn,n);
}
/*
* yaffsfs_CurrentTime() retrns a 32-bittimestamp.
*
* Can return 0 if your system does not careabout time.
*/
unsigned intyaffsfs_CurrentTime(void)
{
return time(NULL);
}
/*
* yaffsfs_SetError() andyaffsfs_GetLastError()
* Do whatever to set the system error.
* yaffsfs_GetLastError() just fetches the lasterror.
*/
voidyaffsfs_SetError(int err)
{
yaffs_errno = err;
}
intyaffsfs_GetLastError(void)
{
return yaffs_errno;
}
/*
* yaffsfs_CheckMemRegion()
* Check that access to an address is valid.
* This can check memory is in bounds and iswritable etc.
*
* Returns 0 if ok, negative if not.
*/
intyaffsfs_CheckMemRegion(const void *addr, size_t size, int write_request)
{
if(!addr) {
return -1;
}
return 0;
}
/*
* yaffsfs_malloc()
* yaffsfs_free()
*
* Functions to allocate and free memory.
*/
void*yaffsfs_malloc(size_t size)
{
return malloc(size);
}
voidyaffsfs_free(void *ptr)
{
free(ptr);
}
/*
* yaffsfs_Lock()
* yaffsfs_Unlock()
* A single mechanism to lock and unlock yaffs.Hook up to a mutex or whatever.
*/
voidyaffsfs_Lock(void)
{
}
voidyaffsfs_Unlock(void)
{
}
voidyaffsfs_OSInitialisation(void)
{
/* No locking used */
}
#if defined(__CC_ARM)/* ARMCC compiler */
// MDK不支持strnlen函数,重新实现
int strnlen(const char *Str, int MaxLen)
{
int i;
for (i=0;i if(Str[i] == 0) { break; } } return i; } #endif Nand驱动在前面章节有详细的描述，一般针对Nand flash的特性，Nand底层驱动应实现Nand初始化、Nand页读、Nand页编程、Nand块擦除、Nand坏块标记、Nand坏块检查。Yaffs通过函数指针的方式实现访问以上的Nand底层驱动接口，需实现的Nand接口函数指针如下: int(*drv_write_chunk_fn) (struct yaffs_dev *dev, int nand_chunk, const u8 *data, int data_len, const u8 *oob, int oob_len); int(*drv_read_chunk_fn) (struct yaffs_dev *dev, int nand_chunk, u8 *data, int data_len, u8 *oob, int oob_len, enum yaffs_ecc_result *ecc_result); int(*drv_erase_fn) (struct yaffs_dev *dev, int block_no); int(*drv_mark_bad_fn) (struct yaffs_dev *dev, int block_no); int(*drv_check_bad_fn) (struct yaffs_dev *dev, int block_no); int(*drv_initialise_fn) (struct yaffs_dev *dev); int(*drv_deinitialise_fn) (struct yaffs_dev *dev); drv_initialise_fn主要实现Nand的初始化，在文件系统挂载时，会最先调用该函数指针对Nand进行初始化。 static int yaffs_nand_drv_Initialise(struct yaffs_dev*dev) { Nand_Init(); returnYAFFS_OK; } drv_erase_fn主要对某一个块进行擦除。 static int yaffs_nand_drv_EraseBlock(struct yaffs_dev*dev, int block_no) { if (Nand_EraseBlock(block_no)!= 0) { returnYAFFS_FAIL; } returnYAFFS_OK; } drv_mark_bad_fn需实现对某一块进行坏块标记。 static int yaffs_nand_drv_MarkBad(struct yaffs_dev*dev, int block_no) { if(Nand_MarkBadBlock(block_no) != 0) { returnYAFFS_FAIL; } returnYAFFS_OK; } drv_check_bad_fn需实现对某一块进行检查，是否坏块。 static int yaffs_nand_drv_CheckBad(struct yaffs_dev*dev, int block_no) { if(Nand_IsBadBlock(block_no) != 0) { // badblock returnYAFFS_FAIL; } returnYAFFS_OK; } drv_write_chunk_fn需实现对某chunk(page)在Nand data area写入特定长度的数据，通常为1 chunk(page)，在Nand spare area写入特定长度的oob数据(tags)。 static int yaffs_nand_drv_WriteChunk(struct yaffs_dev*dev, int nand_chunk, const u8 *data,int data_len, const u8 *oob, int oob_len) { if (!data ||!oob) { returnYAFFS_FAIL; } if(Nand_WriteWithOob(nand_chunk, data, data_len, oob, oob_len) != 0) { returnYAFFS_FAIL; } returnYAFFS_OK; } drv_read_chunk_fn需实现对某chunk(page)在Nand data area读取特定长度的数据，通常为1 chunk(page)，在Nand spare area读取特定长度的oob数据(tags)。此处采用Nand驱动硬件ecc，而未使用Yaffs自带的软件ecc，需处理数据是否无错或可纠错。 static int yaffs_nand_drv_ReadChunk(struct yaffs_dev*dev, int nand_chunk, u8*data, int data_len, u8 *oob, int oob_len, enumyaffs_ecc_result *ecc_result_out) { int ret; if (data ==NULL) { data_len= 0; } ret =Nand_ReadWithOob(nand_chunk, data, data_len, oob, oob_len); if (ret != 0){ if(ecc_result_out) {
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