【正文】 h在ARM9中的配置MTD(MemoryTechn0109yDevice，內(nèi)存技術(shù)設(shè)備)是Linux系統(tǒng)下用于訪問存儲器設(shè)備(RoM、Flash)的Linux的子系統(tǒng)。它為Linux系統(tǒng)與存儲器硬件之間提供了一個(gè)抽象的接口。MTD的源代碼位于／drivers／mtd子目錄下，下面還有chips、maps、devices和nand四個(gè)子目錄。NorFlash的驅(qū)動程序遵循cFI接口標(biāo)準(zhǔn)，cFI(mon Interface)是Intel發(fā)起的一個(gè)Flash接口標(biāo)準(zhǔn)。cFI接口的MTD設(shè)備的結(jié)構(gòu)可由表510表示。表512 MTD設(shè)備結(jié)構(gòu)Flash硬件驅(qū)動：遵循cFI接口標(biāo)準(zhǔn)的NorFlash驅(qū)動位于chips目錄下；NandFlash的驅(qū)動位于nand目錄下。MTD原始設(shè)備：maps子目錄下用來配置特定電路板的Flash參數(shù)的程序，如果自己的電路板不在其中，那么要自己編寫一個(gè)這樣的程序。MTD設(shè)備層：Linux系統(tǒng)基于MTD原始設(shè)備定義出MTD的塊設(shè)備和字符設(shè)備。MTD字符設(shè)備的一系列file operation函數(shù)(open、read、wrile、close)drivers／mtd，mtdchar．c中定義。塊設(shè)備則是在mtdblock．c中定義一個(gè)mtdblk_dev的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和mtdblks的指針數(shù)組來實(shí)現(xiàn)，數(shù)組中的mtdblk_dev與mtd_table的每一個(gè)mtd_info對應(yīng)。MTD設(shè)備節(jié)點(diǎn)：在Linux的／dev文件系統(tǒng)中．用mknod建立MTD字符設(shè)備節(jié)點(diǎn)(/dev／mtdn，主設(shè)備號9o)和MTD塊設(shè)備節(jié)點(diǎn)(主設(shè)備號31)。系統(tǒng)通過設(shè)備節(jié)點(diǎn)訪問MTD設(shè)備。要想配置好NOR F1ash存儲器，主要要對Flash硬件驅(qū)動和MTD原始設(shè)備這兩層進(jìn)行正確的配置。配置NorFlash存儲芯片和分區(qū)管理在Ljnux內(nèi)核的目錄下輸入make menuconfig開始配置內(nèi)核選項(xiàng)?？梢钥吹健癕emory Technology Devices(MTD)224?！边M(jìn)入之后設(shè)置Memory Technology Devices(MTD) support。現(xiàn)在可以正式開始配置NorFlash。主要工作在下面兩個(gè)目錄中：RAM/ROM/Flash chip drivers224。Mapping drivers for chip access224。.對Flash硬件驅(qū)動層的配置進(jìn)入RAM/ROM/Flash chip drivers224。對于一個(gè)已經(jīng)移植好的內(nèi)核來說．不需要再更改內(nèi)核中對各種廣家的Flash的基本驅(qū)動程序。使用什么型號的F1ash，選擇它就可以了，例如使用Intel的可以做如下設(shè)置：RAM/ROM/Flash chip drivers224。[*]Detect flash chips by Common Flash Interface(CFI)probe(NEW)[*]Support for Intel/Sharp flash chips(NEW).僅是這樣做是不夠的，因?yàn)檫€要告訴內(nèi)核Flash是如何組臺的?，F(xiàn)在市場上FIash的數(shù)據(jù)線有8x、16x64x，CPU的也是有不同類型的。舉個(gè)例子，假設(shè)現(xiàn)在使用的32位單片機(jī)，有可能使用1片32位數(shù)據(jù)線的F1ash也有可能使用4片8位的Flash或者2片16位的Flash平行連接。所以必須讓內(nèi)核知道有幾片、多少位Flash平行連接，它才能正確地對F1ash進(jìn)行驅(qū)動。還需要設(shè)置下面的選項(xiàng)：RAM/ROM/Flash chip drivers224。[*]Flash chip driver advanced configuration options(NEW)(NO)Flash cmd/query data swapping[*]Specific CFI Flash geometry selection (NEW)[]Support 8bit buswidth(NEW)[]Support 16bit buswidth(NEW)[]Support 32bit buswidth(NEW)[]Support 64bit buswidth(NEW[]Support 1chip flash interleave(NEW)[]Support 2chip flash interleave(NEW)[]Support 4chip flash interleave(NEW)[]Support 8chip flash interleave(NEW)注：buswidth指的是Flash的數(shù)據(jù)線寬帶，interleave指并行連接的Flash芯片數(shù)目，這要查看原理圖才能做出正確的配置。6 線路設(shè)計(jì)6 線路設(shè)計(jì) NandFlash設(shè)計(jì)原理圖S3C2440中的NandFlash采用的是三星公司生產(chǎn)的K9F1208U0B。K9F1208U0B的數(shù)據(jù)存儲容量為64MB，采用塊頁式存儲管理。一片Nand Flash為一個(gè)設(shè)備(device), 其數(shù)據(jù)存儲分層為：1設(shè)備=4096塊，1塊=32頁/行；1頁=528字節(jié)=數(shù)據(jù)塊大小512字節(jié)分為前半頁和后半頁+OOB塊大小（16字節(jié)）。在每一頁中，最后16個(gè)字節(jié)（又稱OOB）用于Nand Flash命令執(zhí)行完后設(shè)置狀態(tài)用，剩余512個(gè)字節(jié)又分為前半部分和后半部分。可以通過Nand Flash命令00h/01h/50h分別對前半部、后半部、OOB進(jìn)行定位通過Nand Flash內(nèi)置的指針指向各自的首地址。Nand Flash有8個(gè)I/O引腳（I/O0I/O7）充當(dāng)數(shù)據(jù)、地址、命令的復(fù)用端口，它們與S3C2440微處理器的DATA0DATA7相連接。，采用TSOP48封裝，即可完成在系統(tǒng)的編程與擦除操作，引腳端功能如圖61：圖61 K9F1208U0B引腳圖K9F1208U0B與CPU連接原理圖如圖62：圖62 NandFlash與S3C2440連接的原理圖I/O：01O7為復(fù)用引腳。與cpu的DATA0DATA7相連接，也就是與cpu插座的LDATA0LDATA7連接?？梢酝ㄟ^它向nand flash芯片輸入數(shù)據(jù)、地址、nand flash命令以及輸出數(shù)據(jù)和操作狀態(tài)信息。CLE(Command Latch Enable)為命令鎖存允許，與CPU的CLE相連。ALE(Address Lactch Enable)地址鎖存允許，與CPU的ALE相連。CE:芯片選擇，與CPU的nFCE相連接。RE:讀允許，與CPU的nFRE連接。WE:寫允許，與CPU的nFWE連接。WP:在寫或擦除期間，提供寫保護(hù)R/B:讀/忙輸出，與CPU的RnB連接。 NorFlash設(shè)計(jì)原理圖S3C2440中NorFlash采用的是SST公司生產(chǎn)的SST39VF1601 704CEK。SST39VF1601是一塊1 M *16的COMOS多功能FLASH存儲器，具有高性能的字編程功能，同時(shí)具有硬件和軟件數(shù)據(jù)保護(hù)機(jī)制，讀寫操作采用單一電源，電壓為2 7～3 6 V，10 000個(gè)周期的耐用性和大于100年的數(shù)據(jù)保持時(shí)間，低功耗(14 MHz時(shí)的典型值) 有效電流12 mA(典型)，等待電流4 uA(典型)，自動低功耗模式4 uA(典型)，2 K字扇區(qū)擦除能力，快速讀訪問時(shí)間 70 ns、90 ns ，地址和數(shù)據(jù)可鎖存。封裝形式采用的是48腳的TSOP或TFBGA封裝。引腳圖如圖63圖63 SST39VF1601 704CEK引腳圖SST39VF1601與CPU插座連接的原理圖如圖64圖64 NorFlash與S3C2440連接的原理圖A0A19為地址引腳，與CPU的ADDR0ADDR19連接，A20和A21可以不接，也可以接CPU的ADDRADDR21。D0D15為數(shù)據(jù)輸入輸出引腳，與CPU的DATA0DATA15連接。CE芯片選擇，OE為輸出使能，WE為寫允許。 NandFlash和NorFlash實(shí)物圖 S3C2440 的 board card 上有一塊CPU，一塊NandFlash，一塊NorFlash和2塊SDRAM。其實(shí)物圖如圖65：圖65 NandFlash、NorFlash在開發(fā)板上的位置 NorFlash的改進(jìn)設(shè)計(jì)通過對NandFlash和NorFlash的仔細(xì)研究之后，作者試圖用SRAM來替換NorFlash，以便片上執(zhí)行代碼的速度更快。SRAM也稱靜態(tài)隨機(jī)存儲器，所謂靜態(tài)，就是指這種內(nèi)存只要保持通電, 里面儲存的資訊就可以恒常保持，相對之下, 動態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存（DRAM）里面所儲存的資料就需要周期性地更新。而所謂隨機(jī)存儲器則是指存儲單元的內(nèi)容可按需隨意取出或存入，且存取的速度與存儲單元的位置無關(guān)的存儲器。這種存儲器在斷電時(shí)將丟失其存儲內(nèi)容，故主要用于存儲短時(shí)間使用的程序。SRAM存取速度非?？?，是目前讀寫最快的存儲設(shè)備了。因此，SRAM可以實(shí)現(xiàn)和NorFlash一樣的功能，就是片內(nèi)執(zhí)行程序。但是與NorFlash相比，SRAM的優(yōu)點(diǎn)在于其存取速度要快的多，其缺點(diǎn)在于掉電易失和價(jià)格比較昂貴。在一些對存取速度要求非常高的設(shè)備上，我們可以考慮用SRAM來替換NorFlash，并且對SRAM做如下處理以克服它掉電易失的缺點(diǎn)： 就是在SRAM的VDD引腳處反接一個(gè)4148，再接一個(gè)紐扣電池，再接地。紐扣電池耗電量很小，卻能保證SRAM內(nèi)數(shù)據(jù)不丟失，其原理類似于RTC。設(shè)計(jì)原理圖如圖66：圖66 SRAM替換NorFlash設(shè)計(jì)圖該設(shè)計(jì)中采用的SRAM型號為IS61C6416AL，它的高速訪問時(shí)間為12ns或15ns。封裝形式為TSOP44。一片SRAM數(shù)據(jù)容量為128KB(即64K16bit)。A0A15為地址引腳，與CPU的ADDR1ADDR16連接，D0D15為數(shù)據(jù)輸入輸出引腳，與CPU的DATA0DATA15連接。CE為芯片選擇，OE為輸出使能，WE為寫允許，LB為低字節(jié)控制位，UB為高字節(jié)控制位。7 結(jié)論和展望假如不裝操作系統(tǒng)，把ARM9作為高級單片機(jī)來進(jìn)行工控，只需NorFlash就夠，當(dāng)ARM9中不裝操作系統(tǒng)時(shí)，斷開SW104，將應(yīng)用程序燒寫到NorFlash，因?yàn)镹orFlash是被集成到CPU中的，它帶有通用的SRAM接口，可以輕松地掛接在CPU的地址、數(shù)據(jù)總線上，它的特點(diǎn)是芯片內(nèi)執(zhí)行(XIP,eXecuteInPlace)，這樣應(yīng)用程序可以直接在flash閃存內(nèi)運(yùn)行，不必再把代碼讀到系統(tǒng)RAM中。因此不需要操作系統(tǒng)，應(yīng)用程序也可以在NorFlash中運(yùn)行。SRAM也具有片內(nèi)執(zhí)行程序的功能，只需要用紐扣電池來保持SRAM不掉電，可以考慮用SRAM來替換NorFlash以獲得更快的訪問速度。隨著NorFlash工藝的不斷進(jìn)步，NorFlash生產(chǎn)成本不斷降低，今后也可以考慮是否能不要NandFlash，只用NorFlash，這樣可以提高運(yùn)行速度。由于NandFlash成本低，理論上可以做的很大，如果系統(tǒng)對速度要求不高，也可以考慮只用NandFlash，而不要NorFlash。再者還可考慮能否把NandFlash也集成到MPU中。致謝參考文獻(xiàn)[1] [M]. 北京：清華大學(xué)出版社，.[2] S3C2440A USER39。S MANUAL[M].三星公司[3] EdukitIII S3C2440 MDK實(shí)驗(yàn)教程[M]. 深圳：英蓓特公司資料.[4] 周斌、林喜榮、, 清華大學(xué)出版社 .[5] S3C2440 Datasheet. 三星公司[6] NAND和NorFlash使用時(shí)的選擇[7] Linux MTD 源代碼分析[8] 賀云健. 嵌入式系統(tǒng)中NandFlash管理策略的研究[D].保存地點(diǎn)： 湖北工業(yè)大學(xué)，2008.[9] 王道新、劉玉. 基于NandFlash文件系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì),萬方數(shù)據(jù)庫，2006.[10] ：清華大學(xué)出版社.[11] Adam Memory Loader Selected Aspects to Consider During Design and ,Inc.[12] Dennis Out of Embedded Systems Conference,San Francisco.附錄圖01 作者設(shè)計(jì)的嵌入式開發(fā)板圖02 原理圖圖03 PCB布局圖圖04 PCB圖