在U-Boot中實現對Yaffs鏡像的支持

0 引 言
U-Boot是目前廣泛使用的嵌入式操作系統通用引導程序，具有功能豐富強大，支持多種操作系統和 CPU體系，易于功能擴展和移植，源碼開放等多種優點。U-Boot能夠同時支持啟動加載模式和下載模式。在下載模式下，可以通過U-Boot自帶的 nand read／write等命令，配合．Jffs 2等參數，實現cramfs，Jffs 2等文件系統鏡像的讀寫，方便開發過程的調試。Yaffs文件系統是專門針對NAND FLASH設計的可讀寫型文件系統，在NAND FLASH上性能穩定優異。U-Boot自身沒有實現對Yaffs文件系統鏡像讀寫的直接支持。由于Yaffs文件系統的特殊結構，需要對nand命令做一定的修改，從而實現其在NANDFLASH上對Yaffs鏡像的讀寫。

1 相關工作簡介
1．1 Yaffs文件系統結構簡述
目前，嵌入式系統中常用的FLASH文件系統有Cramfs，Jffs 2，Yaffs，exfat等。Cramfs是一種壓縮型只讀型文件系統，其在系統啟動時解壓至內存中運行。Jffs 2，Yaffs，Exfat等是可讀寫型文件系統，Jffs 2一般應用于NOR型FLASH；Exfat不是開源的文件系統實現，一般應用于Windows CE操作系統中。Yaffs是一種專門針對NAND FLASH設計的可讀寫型文件系統，它能針對嵌入式存儲器的功能要求提供損耗平衡、掉電保護等。Yaffs文件系統的源代碼開放，在多種嵌入式操作系統中移植十分方便。
通常一個NAND FLASH存儲設備由若干塊組成；1個塊由若干頁組成。一般128 MB以下容量的NAND FLASH芯片，一頁大小為528 B，依次分為2個256 B的主數據區和16 B的額外空間；128 MB以上容量的NAND FLASH芯片，一頁大小通常為2 KB。由于NAND FLASH出現位反轉的概率較大，一般在讀寫時需要使用ECC進行錯誤檢驗和恢復。
Yaffs文件系統的設計充分考慮到NAND FLASH以頁為存取單位等的特點，將文件組織成固定大小的段(Chunk)。以528 B的頁為例，Yaffs文件系統使用前512 B存儲數據、16 B的額外空間，用以存放數據的ECC和文件系統的組織信息等(稱為OOB數據)。通過OOB數據，不但能實現錯誤檢測和壞塊處理；同時可以避免加載時對整個存儲介質的掃描，加快了文件系統的加載速度。一個頁面的具體結構如表1所示。

由此可知，與其他文件系統相比，在生成Yaffs鏡像時就包含了OOB數據，所以在燒寫Yaffs鏡像時，不需要計算ECC，僅依次寫入512 B的數據和16 B的OOB數據即可。同時，Yaffs鏡像要使用分區上的第一個塊來存儲一個名為Yaffs_ObjectHeader的結構體。該結構體記錄了該分區中的文件、路徑以及相關的鏈接，所以在燒寫時還需要跳過第一個可用的塊。Yaffs文件系統目前常用的版本為Yaffs 2，性能在許多方面都有了很大的提高。
1．2 U-Boot對常見文件系統的支持
在實際開發過程中，一般使用引導程序，比如U-Boot，完成文件向FLASH中的燒寫和啟動引導等工作。U-Boot能夠支持Cramfs，Jffs 2文件系統的燒寫。這些文件系統是針對NOR型FLASH設計的，所有文件數據就是簡單的線性表組織形式。對于目前大量使用的NAND型FLASH，由于帶有用于數據校驗等功能的OOB區，所以Yaffs文件系統的數據組織形式不再是線性表的形式。
U-Boot沒有提供對Yaffs文件系統的讀寫支持。但由于該文件系統的讀寫過程與其他文件系統的讀寫類似，因此可以通過修改U-Boot的FLASH讀寫命令，增加處理00B區域數據的功能，即可以實現對Yaffs文件系統的讀寫支持。