基于TrueFFS的鐵路牽引自動化系統應用
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在嵌入式產品中，一般使用Flash作為應用程序代碼及各種數據和參數的存儲介質。尤其是NOR Flash具有操作接口簡單、傳輸效率高、芯片內執行(eXecute In Place，XIP)的特點，在電力、鐵路等工業控制領域得到了廣泛應用。
為了便于用戶的使用，VxWorks操作系統提供了基于Flash的文件系統，即TrueFFS。TrueFFS與DosFS文件系統基本兼容，通過VxWorks提供的操作接口以文件的方式實現對Flash的操作。而對于用戶來說，如何在自己的硬件系統上根據Flash的具體型號和使用要求實現TrueFFS系統，并在此基礎上完成應用程序代碼的靈活啟動、更新，同時兼顧仿真調試的需求，則非常重要。
1 系統基本功能
本系統應用于鐵路牽引自動化系統中，實現在電氣化鐵路供電系統中對相關電力設備的保護、測量和控制功能。系統基本功能框圖如圖1所示。核心CPU選用Freescale公司的ColdFire系列32位微控制器MCF5234。該處理器內部集成了UART、SPI、I2C、ETPU、CAN、以太網等豐富的功能模塊，系統主頻可達150 MHz，主要用于工業控制、智能家電等方面(尤其是電力自動化控制領域)。系統通過2路以太網接口實現與當地或遠方設備的通信，維護串口用來實現對本設備的維護，采用2片16位接口的NOR Flash實現應用程序和有關參數及數據的存儲。系統提供模擬量輸入、數字量輸入、數字量輸出等接口。有關的模擬量及開關量狀態信息經過對應接口采集到系統內部，經過保護算法軟件的處理后，再通過數字量輸出接口完成對有關設備的控制操作。
在傳統嵌入式系統中，編譯好的運行態應用程序一般通過硬件調試工具(如BDM調試器)直接固化到程序Flash的指定位置，裝置上電或復位后，CPU直接跳轉到Flash的起始位置，從Flash中取指并開始執行。但是在VxWorks中，采用該方式不方便軟件的仿真調試，需要重新固化bootrom才行。另外，由于系統要求保存較多的參數和數據，需要在2片Flash中都實現TrueFFS系統；并且為了滿足動態更新程序的要求，還需要實現FTP的功能。因此，需要實現如下功能：在2片Flash上實現True-FFS；在bootrom和應用VxWorks程序上實現TrueFFS和FTP的加載；對bootrom進行改造，以實現應用VxWorks程序和調試VxWorks程序分別通過TrueFFS和TFTP的方式啟動。
2 TrueFFS的實現及加載
2．1 TrueFFS的層次結構
如圖2所示，VxWorks中TrueFFS的層次結構包括內核層、翻譯層、socket層、MTD層。由于VxWorks對TrueFFS進行了優秀的層次劃分和封裝，用戶一般不需要對上述基本層次代碼進行修改。MTD層實現了對常用幾種類型Flash的讀、寫、擦除等基本控制。如果用戶選用了支持的類型，則基本不需要編寫代碼；而如果用戶選用了特殊類型的Flash，則可以參考用例代碼完成對應MTD層代碼的編寫。
2．2 MTD層代碼實現
由于本系統中選用的2片Flash為Spansion公司的S29AL032D，因此需要編寫對應的驅動代碼。對于MTD層，一般向上提供MTD識別、Flash連續扇區擦除、Flash連續數據寫等主要接口函數，可以不提供單獨的鏡像函數，系統會使用內部缺省的鏡像函數。需要在2片Flash上實現TrueFFS，即每片Flash相當于一個分區，這一點在編寫驅動程序時需要重點考慮。在MTD層驅動程序中，Flash的單個字節(或字)寫入接口函數為重點，不同Flash類型以及不同的端口寬度都會導致該函數的實現不同。其寫操作流程如圖3所示。
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