Linux2.6內核的vivi分區及內核MTD分區

　　引言

　　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公司為手持終端設計的低價格、低功耗、高性能，基于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。

　　當前市場上基于S3C2410微處理器的開發板絕大部分都是用Nand Flash作為主存儲器。Nand Flash是一種可在系統上進行電擦寫，掉電后信息不丟失的存儲器。

　　開發板從上電到內核啟動需要一個引導程序，在嵌入式Linux系統下稱為Boot loader。vivi是韓國MIZI公司為其ARM9系列產品研發的Boot Loader。

　　MTD(存儲技術器件)是Linux內核采納的一種設備子系統，它為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)并不適合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，隨著vivi分區的改變也須重新定制。

　　本文在分析vivi分區與內核MTD分區的基本概念及兩者關系的基礎上，詳細介紹了基于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分為4個區，分別為vivi、param、kernel、root。信息中的offset表示各分區在Nand Flash中的起始位置，size及的后面128k、64k、768k、1M＋256k表示各分區的大小，flag為標識符。

　　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只對略大于2M的Nand Flash空間進行了分區；然而，S3C2410開發板的Nand Flash容量為一般為32M或64M的，還有很大的空間可用。所以，重新定制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；另一類則為建立文件系統提供基礎。

　　在基于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。

　　vivi分區與內核MTD分區的關系

　　從Nand Flash啟動時，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開始執行后將初始化硬件設備、建立內存空間映射表，為調用內核做好準備；然后把壓縮的內核映像加載到SDRAM中；最后跳轉到內核映像入口，啟動內核。

　　內核MTD分區必須與vivi分區相一致。因為，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；而內核啟動時，內核并不是去讀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啟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)以后內核的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，而后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，因為頭文件之間也有先后關聯的關系，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。

　　然后，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,};

　　最后，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”。目的是使內核在啟動時初始化nand flash信息。

　　Linux2.6.17(含)以后內核的MTD重新分區

　　Linux2.6.17(含)以后內核的MTD分區要比Linux2.6.16(含)以前內核簡單很多，因為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

　　基于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。

　　參考文獻：

　　1、 嵌入式Linux系統開發技術詳解—基于ARM，孫紀坤、張小全，人民郵電出版社，2006

　　2、 ARM9嵌入式技術及Linux高級實踐教程，陳賾，北京航空航天大學出版社，2005

　　3、 中國Linux公社論壇，《Linux2.6.10以后版本對S3C2410的支持》

　　4、 Mizi公司網站http://www.mizi.com/developer/s3c2410

　　5、 Linux　MTD網站http://www.linux-mtd.infradead.org