uClinux系统平台下的Flash存储技术

目前，全世界的NOR Flash生产商主要有：Intel、AMD、Fujitsu和Toshiba，NOR Flash存储芯片的容量从几K到64M不等，未来数年里作为标准存储设备NOR Flash很有可能取代ROM。NAND Flash 的生产厂商包括Samsung和Toshiba，同时二者也是M-System公司的“DiskOnChip”上Flash的供应商。NAND Flash存储芯片的容量从8M到128M，而DiskonChip可以达到1024M的容量。

对于小型嵌入式系统设计，尤其是uClinux系统设计时，NOR Flash更多的被采用。所以下面的介绍将更多集中在NOR Flash上。

系统设计

一般来说，在嵌入式系统设计中RAM和Flash的选择是由设计者来权衡的，而价格往往是主要的决定因素。Flash在每M字节的存储开销上较RAM要昂贵，对于uClinux系统来说选择Flash作为存储器具有一定的优势，uClinux系统在上电后需要运行的程序代码和数据都可以存储在Flash中，甚至于放在CPU起始地址中的uClinux的启动内核都可以写入Flash中。所以从一定意义上讲，嵌入式系统只用Flash就可以完成所需的存储功能。

Flash存储器的分区较硬盘的分区更为简单，分区后的Flash使用起来更加方便。典型的Flash分区如下

SEGMENT PURPOSE

0 Bootloader

1 foctory configuration

2

. kernel

X

. root filesystem

Y

分区0放置Bootloader，分区1放置factory configuration,分区2到分区X放置系统内核，分区X到分区Y放置根文件系统。Flash的分区可以根据需要划分，uClinx中支持Flash存储器的块设备驱动负责定义上述的分区。

和PC机下的Linux不同，Flash的分区把系统的内核文件和根文件系统单独划分到两个分区中，而PC机的硬盘是把内核文件和根文件放在一个分区内。PC机下的Linux的Bootloader是LILO或GRUB,它们在系统启动时能智能地在分区中找到内核文件块并把它加载到RAM中运行。对于Flash而言，把内核的镜像文件写进一个单独的分区对嵌入式系统有两大优点：1)系统可以直接在Flash上运行2)对于LILO或GRUB更易找到内核代码加载，甚至可以不用LILO或者GRUB引导而知直接运行。

内核文件和根文件系统在Flash中的放置可以根据系统设计需要适当选择，选择见下表。

表1

引导程序选择(Bootloader Selection)

系统启动之前的引导过程是CPU初始化的过程。包括ARM和X86在内的许多CPU是从固定的地址单元开始运行引导程序的。其它的部分CPU而是从某个地址单元读入引导程序的入口地址，然后再运行引导程序，譬如M68K和COLDFIRE系列。所以这些都影响到Flash中的系统启动代码的存放地址。

首先系统要考虑的是系统在什么地址存放Bootloader，或者说系统从哪个地址单元开始加载运行系统内核代码。

CPU启动后直接运行系统内核是可以实现的。对于uClinux来说启动代码必须包括芯片的初始化和RAM的初始化等硬件的配置，同时加载内核的代码段到RAM中并清除初始化的数据段内容。尽管这些实现起来很直观，但是具体要把启动代码存放在Flash中正确的地址偏移单元内使CPU在一启动就能执行就比较困难了。不过现在技术比较先进的CPU都将默认的偏移地址设置为0或者在偏移地址为0的附近存放起始地址。