0 引 言
    隨著嵌入式系統(tǒng)的迅速發(fā)展，其應(yīng)用環(huán)境的廣泛性，復(fù)雜性對(duì)構(gòu)建于系統(tǒng)上的Nor和Nand閃存設(shè)備提出更高要求，需要閃存設(shè)備傳輸速度更快，體積更小，容量更大，穩(wěn)定性更好。該文在基于Samsung公司的S3C2410處理器平臺(tái)上，針對(duì)FLASH閃存設(shè)備在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用，詳細(xì)分析FLASH閃存設(shè)備的接口設(shè)計(jì)方法，并針對(duì)FLASH接口特點(diǎn)，提出Linux環(huán)境下NorFLASH和 NandFLASH的驅(qū)動(dòng)開發(fā)流程，給出詳細(xì)的代碼分析。

1 NandFLASH和NandFLASH對(duì)比
    隨著存儲(chǔ)技術(shù)的高速發(fā)展，閃存設(shè)備因其在性能和成本方面的優(yōu)勢(shì)，如非易失性，可擦除性以及更低廉的價(jià)格正逐步取代傳統(tǒng)記憶體。目前常用閃存是Nor-FLASH和NandFLASH。它們的技術(shù)性能差異顯著，表1是它們的技術(shù)對(duì)比。

NorFLASH使用方便，易于連接，可以在芯片上直接運(yùn)行代碼，穩(wěn)定性出色，傳輸速率高，在小容量時(shí)有很高的性價(jià)比，這使其很適合應(yīng)于嵌入式系統(tǒng)中作為 FLASH ROM。相對(duì)于NorFLASH，NandFLASH強(qiáng)調(diào)更高的性能，更低的成本，更小的體積，更長(zhǎng)的使用壽命。這使NandFLASH很擅于存儲(chǔ)純資料或數(shù)據(jù)等，在嵌入式系統(tǒng)中用來(lái)支持文件系統(tǒng)，在該S3C2410平臺(tái)上用以支持bon文件系統(tǒng)。
    然而FLASH閃存卻是保證數(shù)據(jù)正確性不太理想的設(shè)備，應(yīng)用中可能出現(xiàn)壞塊；這就給其在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用，如何更好地進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理提出了更高要求。恰當(dāng)?shù)慕涌谠O(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)開發(fā)是解決問(wèn)題的關(guān)鍵，本文基于S3C2410，詳細(xì)分析FLASH接口設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)開發(fā)流程。

2 FLASH接口設(shè)計(jì)
2．1 處理器內(nèi)存分配情況
    在分析FLASH的接口以及工作模式前，先分析處理器的內(nèi)存分配情況。內(nèi)核ARM920T是32位處理器，尋址空間4 GB，3 GB被處理器內(nèi)部的寄存器和一些其他設(shè)備占用，只有1 GB用于外部尋址；這1 GB的空間S3C2410分為8個(gè)部分以支持不同的設(shè)備，每個(gè)空間為128 Mb，被命名為BANK。S3C2410給每個(gè)BANK一個(gè)片選即nGCS0～nGCS7來(lái)方便對(duì)BANK的操作，將CPU上相應(yīng)的BANK連線接到外設(shè)芯片的片選引腳上就可以根據(jù)相應(yīng)的地址對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行控制。
2．2 FLASH在系統(tǒng)中的架構(gòu)
    FLASH模塊通過(guò)系統(tǒng)總線與處理器相連，如圖1所示。

    為了擁有高速的數(shù)據(jù)交換通道，F(xiàn)LASH經(jīng)由控制器模塊通過(guò)AHB總線與處理器通信。NandFLASH控制器、NorFLASH控制器和DMA控制器都是高速總線AHB上的Master模塊，都包含符合AMBA標(biāo)準(zhǔn)的總線接口模塊與AHB交互工作。FLASH工作時(shí)，F(xiàn)LASH控制器模塊和DMA控制器模塊相互協(xié)作，完成各種操作。[!--empirenews.page--]
2．3 NorFLASH的接口設(shè)計(jì)
    系統(tǒng)用的NorFLASH芯片是Atmel公司開發(fā)的AT49BV1614A，存儲(chǔ)空間為16 MB，在系統(tǒng)中常用于存放代碼，系統(tǒng)上電或復(fù)位后獲得指令開始執(zhí)行，因此，應(yīng)將其配置到Bank0，將AT49BV1614A的片選端nCE接至 S3C2410的nGCS0；AT49BVl614A的輸出使能端nOE接S3C2410的nOE；寫使能端nWE接S3C2410的nWBE0；將模式選擇nBYTE上拉，使AT49BV1614A工作在 16 位數(shù)據(jù)模式。AT49BV1614A地址總線A[19～0]和S3C2410的地址總線ADDR[20 ～1相連，16位數(shù)據(jù)總線DQ[15～0]和S3C2410的低16位數(shù)據(jù)總線DATA[15~0]相連。

2. 4 NorFLASH在系統(tǒng)中的具體操作

    以AT49BV1614A芯片時(shí)序圖為例，具體說(shuō)明NorFLASH的寫操作，如圖2所示。

    CLE信號(hào)有效時(shí)系統(tǒng)通過(guò)I／O口向命令寄存器發(fā)送命令00H，此時(shí)WE為低電平，寫操作有效，NandFLASH處于寫狀態(tài)。發(fā)送命令后，接著發(fā)送要讀的地址，該操作將占用WE的1，2，3，4四個(gè)周期，發(fā)送地址信息時(shí)，CLE為低電平，ALE為高電平。地址信息發(fā)送完畢后，不能立刻讀取數(shù)據(jù)，因?yàn)榇藭r(shí)芯片正處于BUSY(忙)狀態(tài)，需要等待2～20 ms，之后，才能開始數(shù)據(jù)讀取。此時(shí)WE為高電平，處于無(wú)效狀態(tài)，CE片選信號(hào)也始終為低以表明選中該芯片。[!--empirenews.page--]

3 FLASH驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)
3．1 Linux系統(tǒng)下的驅(qū)動(dòng)程序
    Linux系統(tǒng)將所有的設(shè)備都看作具體的文件，通過(guò)文件系統(tǒng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行管理。所以在Linux架構(gòu)中，和設(shè)備相關(guān)的處理分成兩層：文件系統(tǒng)層和設(shè)備驅(qū)動(dòng)層。設(shè)備驅(qū)動(dòng)層用來(lái)屏蔽具體設(shè)備的細(xì)節(jié)，文件系統(tǒng)層向用戶提供一組統(tǒng)一的接口。這種設(shè)備管理方法可以很好的實(shí)現(xiàn)設(shè)備無(wú)關(guān)性，使Linux系統(tǒng)可以隨著外部設(shè)備的發(fā)展進(jìn)行擴(kuò)展，比如要添加一個(gè)設(shè)備，只要根據(jù)該硬件設(shè)備特性向文件系統(tǒng)提供一組接口，應(yīng)用程序通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用接口來(lái)訪問(wèn)設(shè)備。
    Linux系統(tǒng)里將FLASH設(shè)備歸屬到MTD設(shè)備下管理，相對(duì)于常規(guī)塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，MTD設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序能更好的支持和管理閃存。具體講，基于MTD的 FLAsH驅(qū)動(dòng)程序，對(duì)上層可以很好的支持JFFS(針對(duì)NorFLASH)和YAFFS(針對(duì)NandFLASH)等文件系統(tǒng)，對(duì)下層FLASH的讀寫，擦除，壞塊處理都能進(jìn)行很好的管理，它在硬件設(shè)備和上層文件系統(tǒng)間提供一個(gè)抽象接口。
3．2 FLASH驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)流程
    FLASH驅(qū)動(dòng)程序有兩種編程方式。一種是直接編程進(jìn)內(nèi)核(Kernel)，另一種是編程成模塊(Modules)，如果編程進(jìn)內(nèi)核，會(huì)增加內(nèi)核的大小，還要改動(dòng)內(nèi)核源文件，不能動(dòng)態(tài)卸載，不利于調(diào)試，所以FLASH驅(qū)動(dòng)編程采用模塊化方式較好。
    FLASH驅(qū)動(dòng)開發(fā)流程要經(jīng)過(guò)四步：模塊化設(shè)計(jì)，編譯，加載，調(diào)用驗(yàn)證。如圖4所示。

3．2．1 驅(qū)動(dòng)程序的模塊化設(shè)計(jì)
    構(gòu)成FLASH驅(qū)動(dòng)程序的所有子程序，要進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，必須加入兩個(gè)函數(shù)：入口函數(shù)module init()和出口函數(shù)module_exit()。在執(zhí)行程序時(shí)module_init()會(huì)調(diào)用int_init cfi probe_init(void)，負(fù)責(zé)初始化MTD芯片，同時(shí)這個(gè)函數(shù)還調(diào)用register_mtd_chip_driver()，將cfi_chipdrv加入至 MTD驅(qū)動(dòng)器列表chip_drvs_list中。初始化成功返回0，否則返回負(fù)值。實(shí)現(xiàn)代碼為：

  
    另一個(gè)函數(shù)module_exit()執(zhí)行時(shí)，會(huì)調(diào)用staticvoid_exit cfi_probe_exit(void)，負(fù)責(zé)清除MTD芯片驅(qū)動(dòng)工作。同時(shí)這個(gè)函數(shù)還調(diào)用unregister_mtd_chip_driver()，將cfi_chipdrv從MTD芯片驅(qū)動(dòng)器列表chip_drvs_list中刪除。實(shí)現(xiàn)代碼為：