利用NAND Flash实现嵌入式系统的远程更新

时间：2012-03-13 09:34:17 来源：单片机与嵌入式系统 作者：高文玉 电子科技大学

2 关键技术
2．1 uboot支持YAFFS2文件系统
    YAFFS2是专门针对嵌入式设备，特别是使用NAND Flash作为存储器的嵌入式设备而创建的一种文件系统。对uboot进行修改，使其支持YAFFS2文件系统，能够将系统内核和文件系统烧写到NAND Flash，同时也能够在NAND Flash中引导启动系统。NAND Flash的分布图如图3所示。系统烧写时，首先用JTAG丁具将uboot烧写到NAND Flash的最前面；然后在uboot上执行tftp命令将内核映像zImage和根文件系统ramdisk传送到SDRAM中；在uboot上执行ymount命令挂载yaffs2文件系统；在uboot上执行ywrm命令可以将zImage和ramdisk烧写到NAND Flash中，此时也可以通过yls命令看到已经烧写的zImage和ramdisk。系统运行时，uboot从NAND Flash中引导zImage和ramdisk，在uboot上执行ymount命令挂载YAFFS2文件系统；执行yrdm命令将zImage和ramdisk读到SDRAM相应的地址中；执行go命令开始引导内核，首先解压ramdisk．gz文件，然后跳转到zImage处执行，zImage自解压后调用start_ker_nel()启动内核。

    本实验是将uboot直接烧写在NAND Flash的chunk中，uboot在剩余的空间上挂载YAFFS2文件系统，并将zImage和ramdisk写入文件系统。当系统运行起来后，在相同的NAND Flash空间上挂载YAFFS2文件系统后，可以看到和编辑uboot写入的zImage和ramdisk。同样uboot在启动时也可以看到kernel写入NAND Flash的文件。这样就实现了在uhoot和kernel中都可以升级和更新系统。
2．2 YAFFS2文件系统制作
    YAFFS(Yet Another Flash File System)文件系统是专门针对NAND闪存设计的嵌入式文件系统，它是一种类似于JFFS2的日志型文件系统。相对于JFFS2，YAFFS减少了一些功能，因此速度更快、占用内存更少，并且对NAND Flash具有很好的保护机制，能够延长NAND Flash的使用寿命。因此，YAFFS文件系统的出现，使得价格低廉的NAND Flash芯片具有高效性和健壮性。基于NANDFlash的YAFFS文件系统结构框图如图4所示。目前有YAFFS和YAFFS2 2个版本，2个版本的主要区别之一在于YAFFS2能够更好地支持大容量的NAND Flash芯片。

    嵌入式Linux内核本身并不支持YAFFS2文件系统，实现Linux内核对YAFFS2文件系统的支持有2种方法：一种是直接把YAFFS2编译到内核，另外一种是将YAFFS2编译成单独的模块进行加载。为了方便调试，本文选用第二种方法。首先下载YAFFS2源码，这里要注意uboot中的YAFFS2应该和内核中的版本一致。然后将YAFFS2源码解压缩，进行相应的代码修改，编译生成yaffs2．ko模块。将此模块加到ramdisk中，系统启动后挂载yaffs2．ko模块，此时就可以对NAND Flash进行读写。

结语
    本文针对嵌入式Linux操作系统，基于uboot和内核对YAFFS2文件系统的支持，利用NAND Flash实现对嵌入式系统的远程更新。本系统从NAND Flash中引导内核与文件系统，可以省去NOR Flash，降低成本。通过以太网对远程嵌入式终端进行自动更新，具有操作简单、更新速度快的特点。