在U-Boot中实现对Yaffs镜像的支持

0 引 言
U-Boot是目前广泛使用的嵌入式操作系统通用引导程序，具有功能丰富强大，支持多种操作系统和 CPU体系，易于功能扩展和移植，源码开放等多种优点。U-Boot能够同时支持启动加载模式和下载模式。在下载模式下，可以通过U-Boot自带的 nand read／write等命令，配合．Jffs 2等参数，实现cramfs，Jffs 2等文件系统镜像的读写，方便开发过程的调试。Yaffs文件系统是专门针对NAND FLASH设计的可读写型文件系统，在NAND FLASH上性能稳定优异。U-Boot自身没有实现对Yaffs文件系统镜像读写的直接支持。由于Yaffs文件系统的特殊结构，需要对nand命令做一定的修改，从而实现其在NANDFLASH上对Yaffs镜像的读写。

1 相关工作简介
1．1 Yaffs文件系统结构简述
目前，嵌入式系统中常用的FLASH文件系统有Cramfs，Jffs 2，Yaffs，exfat等。Cramfs是一种压缩型只读型文件系统，其在系统启动时解压至内存中运行。Jffs 2，Yaffs，Exfat等是可读写型文件系统，Jffs 2一般应用于NOR型FLASH；Exfat不是开源的文件系统实现，一般应用于Windows CE操作系统中。Yaffs是一种专门针对NAND FLASH设计的可读写型文件系统，它能针对嵌入式存储器的功能要求提供损耗平衡、掉电保护等。Yaffs文件系统的源代码开放，在多种嵌入式操作系统中移植十分方便。
通常一个NAND FLASH存储设备由若干块组成；1个块由若干页组成。一般128 MB以下容量的NAND FLASH芯片，一页大小为528 B，依次分为2个256 B的主数据区和16 B的额外空间；128 MB以上容量的NAND FLASH芯片，一页大小通常为2 KB。由于NAND FLASH出现位反转的概率较大，一般在读写时需要使用ECC进行错误检验和恢复。
Yaffs文件系统的设计充分考虑到NAND FLASH以页为存取单位等的特点，将文件组织成固定大小的段(Chunk)。以528 B的页为例，Yaffs文件系统使用前512 B存储数据、16 B的额外空间，用以存放数据的ECC和文件系统的组织信息等(称为OOB数据)。通过OOB数据，不但能实现错误检测和坏块处理；同时可以避免加载时对整个存储介质的扫描，加快了文件系统的加载速度。一个页面的具体结构如表1所示。

由此可知，与其他文件系统相比，在生成Yaffs镜像时就包含了OOB数据，所以在烧写Yaffs镜像时，不需要计算ECC，仅依次写入512 B的数据和16 B的OOB数据即可。同时，Yaffs镜像要使用分区上的第一个块来存储一个名为Yaffs_ObjectHeader的结构体。该结构体记录了该分区中的文件、路径以及相关的链接，所以在烧写时还需要跳过第一个可用的块。Yaffs文件系统目前常用的版本为Yaffs 2，性能在许多方面都有了很大的提高。
1．2 U-Boot对常见文件系统的支持
在实际开发过程中，一般使用引导程序，比如U-Boot，完成文件向FLASH中的烧写和启动引导等工作。U-Boot能够支持Cramfs，Jffs 2文件系统的烧写。这些文件系统是针对NOR型FLASH设计的，所有文件数据就是简单的线性表组织形式。对于目前大量使用的NAND型FLASH，由于带有用于数据校验等功能的OOB区，所以Yaffs文件系统的数据组织形式不再是线性表的形式。
U-Boot没有提供对Yaffs文件系统的读写支持。但由于该文件系统的读写过程与其他文件系统的读写类似，因此可以通过修改U-Boot的FLASH读写命令，增加处理00B区域数据的功能，即可以实现对Yaffs文件系统的读写支持。