現(xiàn)階段嵌入式產(chǎn)品作為U盤掛載到PC機(jī)上在各類電子產(chǎn)品中被越來越多的應(yīng)用，Linux操作系統(tǒng)在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用也越來越廣泛，但是Linux中模擬U盤掛載到PC機(jī)中，與PC機(jī)上通用Windows的通信還很好的達(dá)到實(shí)現(xiàn)。本文基于ARM11體系結(jié)構(gòu)的處理器，實(shí)現(xiàn)了Linux系統(tǒng)下NAND FLASH模擬U盤掛載到PC機(jī)上與Windows進(jìn)行通信。并在飛凌的OK6410-A板上得到驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了該功能。
目前國內(nèi)嵌入式產(chǎn)品多用ARM9體系結(jié)構(gòu)，ARM11則用于高端電子產(chǎn)品，NAND FLASH模擬U盤的掛載技術(shù)雖然在電子產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用，但是對于以新起的Linux操作系統(tǒng)的高端電子產(chǎn)品，這項(xiàng)技術(shù)還鮮少以文獻(xiàn)的形式得以系統(tǒng)闡述，國內(nèi)長春大學(xué)張偉等人在這方面做過研究，但是他們是基于ARM9體系，本文基于ARM9在ARM11體系結(jié)構(gòu)的處理器上做了新的研究和應(yīng)用。
現(xiàn)階段有3類方式可以實(shí)現(xiàn)模擬U盤的功能，虛擬vfat.ing模擬U盤掛載，SD卡模擬U盤掛載，NAND FLASH模擬U盤掛載。NAND FLASH由于其大容量和高性價比，往往更加流行。本文是通過NAND FLASH實(shí)現(xiàn)模擬U盤的掛載的。
1 NAND FLASH模擬U盤原理分析
嵌入式產(chǎn)品模擬U盤與PC通信是現(xiàn)代嵌入式產(chǎn)品所廣泛應(yīng)用的一種技術(shù)，因此在實(shí)現(xiàn)Linux下NAND FLASH模擬U盤之前先要對Linux下NAND
FLASH模擬U盤的原理進(jìn)行分析。Linux下對模擬U盤存儲設(shè)備的支持就是Linux-USB Gadget驅(qū)動的加載，該驅(qū)動框架實(shí)現(xiàn)了USB協(xié)議定義的設(shè)備端的軟件功能。
1.1 Linux-Gadget框架
Linux系統(tǒng)中Gadget驅(qū)動層序框架分為3層：Gadget驅(qū)動層;Gadget API層;UDC層。Gadget驅(qū)動層實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)不同的USB功能，例如“USB網(wǎng)卡”、“U盤”、“打印機(jī)”等。Gadget API層，為Gadget提供的一套標(biāo)準(zhǔn)API，由底層USB設(shè)備控制器(USB Device Controller，UDC)實(shí)現(xiàn)這套API，Gadget驅(qū)動通過調(diào)用這些API實(shí)現(xiàn)與UDC通信。UDC是片上系統(tǒng)(SoC)的一部分，不同的UDC需要不同的驅(qū)動，同樣的UDC不同板子代碼也不一樣，這一層為平臺相關(guān)層，直接訪問訪問硬件，并向上層提供與硬件相關(guān)操作的回調(diào)函數(shù)。Gadget驅(qū)動框架原理圖如圖1所示。
UDC層中usb_gadget和usb_ep為2個描述結(jié)構(gòu)體，分別描述UDC和端點(diǎn)，Gadget API通過這兩個結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對UDC的控制。usb_gadget_ops和usb_ep_ops為函數(shù)集結(jié)構(gòu)體，其主要功能是實(shí)現(xiàn)與硬件的交互并實(shí)現(xiàn)返回給上層Gadget API所需信息的功能。usb_gadget_register_driver和usb_gadget_unregister_driver為Gadget框架提供的標(biāo)準(zhǔn)API，是驅(qū)動層序的注冊函數(shù)，由UDC層提供，之所以不是通過Gadget API層實(shí)現(xiàn)的原因是，用于將Gadget驅(qū)動程序綁定到UDC。xxx_udc_irq是UDC設(shè)備的中斷處理函數(shù)，處理設(shè)備及其端點(diǎn)的中斷請求。
Gadget API層為Gadget定義的一組標(biāo)準(zhǔn)API接口函數(shù)，并向上提供編程接口，這一層的存在實(shí)現(xiàn)了將下層UDC驅(qū)動和上層Gadget驅(qū)動程序的隔離，使得Linux系統(tǒng)中編寫USB設(shè)備側(cè)驅(qū)動程序時能夠把功能的實(shí)現(xiàn)和底層通信分離。
Gadget驅(qū)動程序使用usb_gadget_driver結(jié)構(gòu)體描述，實(shí)現(xiàn)將Gadget驅(qū)動與下層設(shè)備控制器相關(guān)聯(lián)，并開啟設(shè)備功能。
1.2 Linux NAND FLASH分區(qū)原理
NAND FLASH作為存儲設(shè)備，存儲著嵌入式產(chǎn)品從開機(jī)到結(jié)束的所有代碼，所以做好存儲設(shè)備的分區(qū)是至關(guān)重要的問題，LINUX操作系統(tǒng)下，分區(qū)如圖2所示。
圖2
Linux2.6內(nèi)核中，在文件archarmplat-s3cincludeplatPartition.h中定義了分區(qū)信息如下：
其中“.name”為分區(qū)的名稱，“.offset”為分區(qū)起始地址，“.size”為分區(qū)大小。這個結(jié)構(gòu)體包涵了NANDFLASH的所有分區(qū)信息。
