U盘固件编程之二:固件编程的几个主要部分
在整个U盘固件中,程序从功能模块上分成两个部分:USB协议的处理和对Flash的读写.
USB协议的处理又分成两个方面.
一是端点0的配置过程.所有USB设备在插入USB端口时,主机都通过地址0与设备的端口0进行通讯。在这个过程中,主机发出一系列得到描述符的请求,通过这些请求,主机得到所有感兴趣的设备的描述符,从而知道设备的情况,然后通过Set Address为设备设置一个唯一的地址,配置过程完成以后,主机就通过为设备所设定的地址与设备通讯,而不再是使用默认地址0.配置地址后,可能还要获取一次描述符,然后设置配置(Set Configuration),之后便完成了对新插入USB总线的设备的配置过程。
二是其他端点的数据通讯过程。在配置阶段中,主机已经知道了设备的端点的使用情况,以后,便可以通过这些端点来进行特定传输方式的通讯了。对于U盘来说,有两种传输方式,BULK ONLY和CBI方式,一般使用Bulk Only较多。这种传输方式要使用特定的Bulk端点,然后还要为其选择一种命令集。比如UFI或SCSI,因为Bulk端点的数据没有特定的数据格式,因此,需要使用某种命令集,来约定所传数据的格式。对于U盘固件编程来讲,就是要处理BULK端点的各种数据通讯。
除了对各个相关的端点的USB协议的处理,剩下的就是FLASH的读写问题。这里存在两个层面的问题。
一是解决Flash读写的问题,就是说你使用的Flash,先要实现成功的读写和擦除,这部分内容,是比较成熟的,一般都使用三星公司出的K9FXX08系列的,有16M(2808),32M(5608),64M(1208),138M(1G08)。它们的封装一致,只需要软件编程中稍做修改,便可以进行适应于另一种容量的存储器。
第二个层面的问题,就是在U盘通讯过程中的问题了。NAND型的Flash有个特点,不可随机存取,擦除操作一次对16K的内容进行。所以,在U盘响应过程中,不可避免要对数据进行缓存。如果你的U盘方案中有较宽裕的RAM(超过16K),这个问题变得简单,只需要开一个16K的数组,把数据存到这16K中,最后再写入Flash即可。否则,在缓冲上面是要花一些功夫的。最基本的思路是用Flash的另外一个Block做缓冲空间。
但这种方式会引发下列问题:1、速度;2、Flash的那个用来做缓存的块将比别的块使用频度大幅上升,磨损最严重,最先坏,这影响整个Flash的寿命。在实际处理中,引入了一系列的折中方案,比如,对Write命令所写的Block号进行判断,如果是整个的数据Block,则直接擦除原有内容,将数据写入。再如,对于非整个Block的数据进行缓冲,而对于整个Block的读写,不缓冲直接写入。再就是对于前面文件分配表、目录项所在的Block进行缓冲,等等。经过这些处理,可以尽可能地提高Write的速度。