與Linux2.4內核相比,Linux2.6內核在性能、模塊支持、可用性、可測量性等方面有大幅度的提高。Linux2.6內核取代2.4內核是大勢所趨。
ARM9 S3C2410微處理器是一款由SAMSUNG公司爲手持終端設計的低價格、低功耗、高性能,基於ARM920T核的微處理器。它與Linux的結合越來越緊密,逐漸在嵌入式領域得到廣闊的應用。目前,在PDA、移動通信、路由器、工業控制等領域都可以看到S3C2410與Linux相結合的身影。
當前市場上基於S3C2410微處理器的開發板絕大部分都是用Nand Flash作爲主存儲器。Nand Flash是一種可在系統上進行電擦寫,掉電後信息不丟失的存儲器。
開發板從上電到內核啓動需要一個引導程序,在嵌入式Linux系統下稱爲Boot loader。vivi是韓國MIZI公司爲其ARM9系列產品研發的Boot Loader。
MTD(存儲技術器件)是Linux內核採納的一種設備子系統,它爲底層的存儲芯片提供了統一的設備接口。
然而,vivi的Nand Flash分區(簡稱vivi分區)並不適合Linux2.6內核的需求,必須作出修改。而內核MTD分區是與vivi分區相對應的,隨着vivi分區的改變也須重新定製。
本文在分析vivi分區與內核MTD分區的基本概念及兩者關係的基礎上,詳細介紹了基於S3C2410開發板的Linux2.6內核下的vivi及內核MTD分區方法。
Vivi分區和內核MTD分區的解析
Vivi分區解析
Vivi分區指的是給引導程序、內核映像、文件系統等在Nand Flash上分配空間及起始地址。在vivi的命令模式下輸入命令:part show,可得vivi分區信息。未作修改的vivi分區信息如表1。
從信息中可知,vivi把Nand Flash分爲4個區,分別爲vivi、param、kernel、root。信息中的offset表示各分區在Nand Flash中的起始位置,size及的後面128k、64k、768k、1M+256k表示各分區的大小,flag爲標識符。
未修改的vivi給放置內核映像文件zImage的kernel分區只有768k,但2.6內核的映像文件 一般都超過1M。另外,MIZI公司針對其自身產品所設計的vivi只對略大於2M的Nand Flash空間進行了分區;然而,S3C2410開發板的Nand Flash容量爲一般爲32M或64M的,還有很大的空間可用。所以,重新定製vivi分區十分必要。
內核MTD分區解析
Linux2.6內核的MTD能夠支持ROM、RAM、FLASH(NOR和NAND)等存儲芯片。MTD同時可提供兩類MTD驅動程序,一類是MTD設備地址空間的映射,提供直接訪問設備的操作;另一類則爲建立文件系統提供基礎。
在基於Linux2.6內核的S3C2410開發板上,Nand Flash上各段存儲空間都被定義成MTD分區來管理的,各分區都可以通過Linux系統中的設備文件來訪問。所以在內核中必須有MTD對引導程序、內核映像、文件系統在Nand Flash上的分區信息。
從Nand Flash啓動時,S3C2410硬件會自動把Nand Flash前4K代碼拷貝芯片內部RAM空間,CPU其實是從內部RAM開始執行代碼的,所以vivi必須放到Nand Flash頂端。vivi開始執行後將初始化硬件設備、建立內存空間映射表,爲調用內核做好準備;然後把壓縮的內核映像加載到SDRAM中;最後跳轉到內核映像入口,啓動內核。
內核MTD分區必須與vivi分區相一致。因爲,vivi分區中的地址是引導程序、內核映像及文件系統下載到Nand Flash的真正地址;而內核啓動時,內核並不是去讀vivi分區中的地址,而是去讀內核MTD分區設定的地址;所以,如果內核MTD分區與vivi分區不相同,很可能導致不能正常啓動內核及讀取文件系統。
vivi和內核MTD的重新分區
vivi的重新分區
根據開發板的Nand Flash大小及開發用途確定新的vivi分區,如表2。
打開vivi源代碼下的arch/s3c2410/smdk.c文件,在函數:“mtd_partition_default_mtd_partitions[]={}”中可以看到vivi默認的Nand Flash分區信息。根據表2的新分區信息,在上述函數中以相同的格式修改原有分區信息即可完成vivi的重新分區。
內核MTD的重新分區
在給內核MTD重新分區之前,有一點應該注意,2.6.16(含)以前內核與2.6.17(含)以後內核的MTD重新分區方法是不一樣的,前者是需要增加新的分區信息,而後者源代碼初始文件中已含分區信息,需要的是修改分區信息。
Linux2.6.16(含)以前內核的MTD重新分區
首先,在內核源代碼arch/arm/mach-s3c2410/devs.c文件下增加頭文件:“linux/mtd/partitions.h”、“asm/arch/nand.h”、“linux/mtd/nand.h”。注意,因爲頭文件之間也有先後關聯的關係,所以要把這三句放到#include“devs.h”下面。若放在其他地方,編譯可能報錯。
然後,同樣在devs.c文件下,根據表2添加新的分區信息:
Static struct mtd_partition partition_info[]={
{name:“vivi”,size:0x00020000,offset:0,}
{name:“param”,size:0x00010000,offset:0x00020000,},
{name:“kernel”,size:0x001d0000,offset:0x00030000,},
{name:“root”,size:0x00400000,offset:0x00200000,mask_flags:mtd_writeable,},
{name:“program”,size:0x03a00000,offset:0x00600000,}
};
Struct s3c2410_nand_set nandset={nr_partitions:5,partitions:partition_info,};struct s3c2410_platform_nand superlpplatform={tacls:0,twrph0:30,twrph1:0, sets:& nandset, nr_sets:1,};
最後,在devs.c文件的s3c_device_nand函數中增加:“.dev={.platform_data=&superlpplatform}”;在arch/arm/mach-s3c2410/mach-smdk2410.c文件的“static struct platform_device*smdk2410_
devices[]_initdata={}”中增加“&s3c_device_nand”。目的是使內核在啓動時初始化nand flash信息。
Linux2.6.17(含)以後內核的MTD重新分區
Linux2.6.17(含)以後內核的MTD分區要比Linux2.6.16(含)以前內核簡單很多,因爲源代碼的初始文件中已含分區信息,只要修改一下就行了。
在源代碼arch/arm/mach-s3c2410/common-smdk.c文件下的函數“mtd_partition smdk_default_nand_part[]={}”中,可以看到默認的MTD分區。根據表1,以相同的格式修改原分區信息即可完成MTD的重新分區。
結語
基於Linux2.6內核的Linux與ARM9 S3C2410的結合將會在嵌入式領域得到廣泛的應用。vivi分區與內核MTD分區是兩者進行聯合開發的基礎。