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隨著嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，Linux操作系統(tǒng)已成為嵌入式系統(tǒng)中最常用的操作系統(tǒng)之一。嵌入式系統(tǒng)一般不具有傳統(tǒng)的像硬盤(pán)、U盤(pán)等外設(shè)的存儲(chǔ)器，通常使用Flash Memory來(lái)儲(chǔ)存操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。 在Linux中，MTD (Memory Technology Devices)提供了一種通用的框架，用來(lái)支持嵌入式設(shè)備中的Flash存儲(chǔ)器。MTD是以塊設(shè)備的方式來(lái)訪問(wèn)Flash存儲(chǔ)器的。MTD子系統(tǒng)支持MTD設(shè)備的自動(dòng)配置、擦除、編程、查表等功能。在MTD中，MTD設(shè)備與分區(qū)是一對(duì)多的關(guān)系。MTD分區(qū)可以定義為一個(gè)原始Flash設(shè)備的邏輯部分，它具有自己的區(qū)域大小、起始地址和名稱等屬性。MTD分區(qū)可以被Linux文件系統(tǒng)直接掛載，用戶可以使用普通的文件IO操作來(lái)讀寫(xiě)其中的數(shù)據(jù)。
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本文主要介紹MTD分區(qū)的概念、使用方法和管理技巧，幫助讀者更好地使用MTD分區(qū)來(lái)管理Flash存儲(chǔ)器。
1. MTD分區(qū)的概念
在Flash存儲(chǔ)器中，每個(gè)Flash芯片被分為若干塊。每個(gè)塊包含若干頁(yè)。每頁(yè)的大小具體取決于Flash芯片的類(lèi)型和配置。MTD分區(qū)是在Flash設(shè)備上定義一個(gè)邏輯地址范圍，該范圍映射到設(shè)備的物理地址空間的某個(gè)區(qū)域。MTD分區(qū)包含一組連續(xù)的物理塊和頁(yè)面，即每個(gè)MTD分區(qū)都對(duì)應(yīng)著Flash設(shè)備上一塊或多塊物理塊。
MTD分區(qū)的特點(diǎn)：
1.1、MTD分區(qū)是Flash設(shè)備的邏輯劃分，便于設(shè)備管理。
1.2、MTD分區(qū)擁有自己的大小和起始偏移量，可以通過(guò)mtd設(shè)備驅(qū)動(dòng)自動(dòng)識(shí)別和映射。
1.3、MTD分區(qū)可以通過(guò)定義、操作和釋放MTD節(jié)點(diǎn)來(lái)對(duì)Flash進(jìn)行讀寫(xiě)、擦除操作。
2. MTD分區(qū)配置與使用方法
2.1、MTD分區(qū)的創(chuàng)建
MTD分區(qū)的創(chuàng)建是在MTD設(shè)備創(chuàng)建完成之后，通過(guò)ioctl系列函數(shù)中的MTDIOC_PART_GETUUID、MTDIOC_PART_GETINFO等接口來(lái)完成的。MTD分區(qū)可以分為靜態(tài)MTD分區(qū)和動(dòng)態(tài)MTD分區(qū)。
靜態(tài)MTD分區(qū)，是在編譯內(nèi)核時(shí)將MTD分區(qū)的大小和位置等信息定死在內(nèi)核中。這種方式比較方便，在內(nèi)核運(yùn)行時(shí)無(wú)需進(jìn)行任何的配置和操作，直接可以通過(guò)MTD接口來(lái)讀寫(xiě)MTD分區(qū)。
動(dòng)態(tài)MTD分區(qū)是在運(yùn)行時(shí)通過(guò)Mtd-Utils工具包中的mtdpart命令行工具來(lái)進(jìn)行配置或在安裝腳本中使用mtdpart命令行工具配置。這種方式相對(duì)不便，但可以動(dòng)態(tài)調(diào)整MTD設(shè)備的分區(qū)大小和數(shù)量。
2.2、MTD分區(qū)的掛載
MTD設(shè)備掛載與普通塊設(shè)備相似。首先要建立文件類(lèi)設(shè)備文件，然后將文件系統(tǒng)安裝到該設(shè)備上。在起始偏移量為0的情況下，用cat命令直接掛載，如下所示：
# mknod /dev/mtd0 c 90 0
# mount -t yaffs2 /dev/mtdblock0 /mnt/flash
2.3、MTD分區(qū)的讀寫(xiě)和擦除
MTD分區(qū)讀寫(xiě)函數(shù)的接口函數(shù)為mtd_read()和mtd_write()，在用戶程序中可以通過(guò)調(diào)用這兩個(gè)接口來(lái)進(jìn)行讀寫(xiě)操作。一般情況下，為了能夠重復(fù)利用Flash的物理塊，當(dāng)Flash存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)需要修改時(shí)，需要先將該塊擦除，然后再進(jìn)行寫(xiě)操作。mtd_erase()函數(shù)用于擦除Flash存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)，該函數(shù)的參數(shù)是設(shè)備節(jié)點(diǎn)、起始地址和塊大小等參數(shù)，具體實(shí)現(xiàn)如下：
erase_block(mtd0,0x10000,0x20230);
mtd0：表示MTD設(shè)備節(jié)點(diǎn)；
0x10000：表示要擦除的起始地址；
0x20230：表示要擦除的塊大小。
2.4、MTD分區(qū)的刪除
MTD分區(qū)的刪除通過(guò)MTD命令行工具來(lái)完成，首先需要把這個(gè)MTD設(shè)備停掉，然后再執(zhí)行刪除操作，具體方法如下所示：
# umount /dev/mtdblock0
# flash_eraseall -j /dev/mtd0
3. MTD分區(qū)管理技巧
3.1、多分區(qū)管理
實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中，一塊Flash存儲(chǔ)器通常需要分為多個(gè)分區(qū)，以供操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序存儲(chǔ)不同的數(shù)據(jù)。MTD分區(qū)子系統(tǒng)提供了多分區(qū)管理的功能，通過(guò)在設(shè)備創(chuàng)建時(shí)指定分區(qū)起始地址和大小等屬性，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)Flash存儲(chǔ)器進(jìn)行自動(dòng)分區(qū)。在Linux內(nèi)核中，MTD驅(qū)動(dòng)提供MTD分區(qū)子系統(tǒng)，可以通過(guò)MTD_PARTITIONS選項(xiàng)來(lái)開(kāi)啟分區(qū)管理，具體實(shí)現(xiàn)如下：
config MTD_PARM
bool
prompt “MTD partitions”
depends on MTD && !MTD_NOT_SUPPORT
default n
help
This option enables the MTD partitioning support.
3.2、讀寫(xiě)效率優(yōu)化
MTD分區(qū)的讀寫(xiě)效率影響了嵌入式系統(tǒng)的底層性能，所以要進(jìn)行優(yōu)化。一種常見(jiàn)的做法是采用緩存方式來(lái)管理讀寫(xiě)操作。具體實(shí)現(xiàn)方法是在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，建立一個(gè)緩存文件區(qū)，并將其掛載到MTD設(shè)備上，此后所有的文件讀寫(xiě)操作將會(huì)優(yōu)先進(jìn)入緩存區(qū)，減少對(duì)Flash設(shè)備的頻繁讀寫(xiě)操作，提升系統(tǒng)性能。
3.3、多設(shè)備管理
在一些嵌入式系統(tǒng)中，存在多個(gè)Flash存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)不同的數(shù)據(jù)，這時(shí)需要對(duì)多個(gè)MTD設(shè)備進(jìn)行管理。MTD分區(qū)能夠支持多設(shè)備管理，可以使用mtd_probe()函數(shù)來(lái)檢測(cè)已經(jīng)存在的MTD設(shè)備，并建立MTD分區(qū)，這里需要注意數(shù)據(jù)讀寫(xiě)時(shí)需要指定具體是哪個(gè)設(shè)備的哪個(gè)分區(qū)。
本文介紹了Linux MTD分區(qū)的概念、使用方法和管理技巧等知識(shí)，主要有以下幾點(diǎn)：
1、MTD分區(qū)是Flash設(shè)備的邏輯劃分，便于設(shè)備管理。
2、MTD分區(qū)的創(chuàng)建、掛載、讀寫(xiě)和擦除等關(guān)鍵技術(shù)掌握。
3、多分區(qū)管理、讀寫(xiě)效率優(yōu)化和多設(shè)備管理等技巧的掌握能夠提高系統(tǒng)性能和可靠性。
MTD分區(qū)是Linux操作系統(tǒng)中 Flash 存儲(chǔ)器最常用的存儲(chǔ)框架之一。MTD分區(qū)能夠提供對(duì)Flash存儲(chǔ)器的有效管理，通過(guò)掌握MTD分區(qū)的相關(guān)知識(shí)和技巧，可以幫助嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員更好地利用Flash存儲(chǔ)器，提高系統(tǒng)的性能和功能，從而滿足不同的實(shí)際應(yīng)用需求。
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linux重啟時(shí)怎么修改bootargs和bootcmd
u-boot的環(huán)境參數(shù)中有兩個(gè)和內(nèi)核啟動(dòng)相關(guān)的，它們是bootcmd和bootargs
1.u-boot中和環(huán)境參數(shù)有悉侍關(guān)的命令
printenv：打印當(dāng)前環(huán)境參數(shù)
setenv param_name “value”：設(shè)置環(huán)境參數(shù)
saveenv：保存環(huán)境參數(shù)到FLASH
2.bootcmd：
這個(gè)參數(shù)包含了一些命令，這些命令將在u-boot進(jìn)入主循環(huán)后執(zhí)行
示例：
bootcmd=boot_logo;nand readc;bootm
意思是啟動(dòng)u-boot后，執(zhí)行boot_logo顯示logo信息，然后從nand flash中讀內(nèi)核映像到內(nèi)存，然后啟動(dòng)內(nèi)核。
3.bootargs
這個(gè)參數(shù)設(shè)置要傳遞給內(nèi)核的信息，主要用來(lái)告訴內(nèi)核分區(qū)信睜陪吵息和根文件系統(tǒng)所在的分區(qū)。
示例：
root=/dev/mtdblock5 rootfstype=jffs2console=ttyS0,mem=35M mtdparts=nand.0:3840k(u-boot),4096k(kernel),123136k(filesystem)
其中：
root=/dev/mtdblock5 表示根文件系統(tǒng)在第五分區(qū)
rootfstype=jffs2 表示根文件系統(tǒng)的類(lèi)型是jffs2
console=ttyS0,表示終端為ttyS0,串口波特率為115200
mem=35M 表示內(nèi)存大小為35M
mtdparts告訴內(nèi)核MTD分區(qū)情況，它在內(nèi)核目錄/drivers/mtd/cmdlinepart.c文件中有介紹：
* The format for the command line is as follows:
*
* mtdparts=
* where is the name from the “cat /proc/mtd” command
* :=
* := unique name used in mapping driver/device (mtd->name)
* := standard linux memsize OR “-” to denote all remaining space
* := ‘(‘ NAME ‘)’
*
* Examples:
*
* 1 NOR Flash, with 1 single writable partition:
* edb7312-nor:-
*
* 1 NOR Flash with 2 partitions, 1 NAND with one
* edb7312-nor:256k(ARMboot)ro,-(root);edb7312-nand:-(home)
*/
關(guān)于mtd-id，每個(gè)FLASH都不一樣，實(shí)際上我覺(jué)得和當(dāng)前FLASH的驅(qū)動(dòng)有關(guān)系，在內(nèi)核啟動(dòng)后會(huì)打印相關(guān)的分區(qū)信息，里面會(huì)有相關(guān)FLASH的mtd-id。
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