随着nand flash存储器作为大容量数据存储介质的普及，基于nand闪存的文件系统yaffs(yet another flash file system)正逐渐被应用到各种嵌入式系统中。本文将详细阐述yaffs文件系统在c51系统上的实现过程。
1 nand flash的特点
非易失性闪速存储器flash具有速度快、成本低、密度大的特点，被广泛应用于嵌入式系统中。flash存储器主要有nor和nand两种类型。nor型比较适合存储程序代码;nand型则可用作大容量数据存储。nand闪存的存储单元为块和页。本文使用的samsung公司的k9f5608包括2 048块，每一块又包括32页，一页大小为528字节，依次分为2个256字节的数据区，最后是16字节的备用空间。
k9f5608具有以下特点： 以页为单位进行读/写操作，而擦除操作以块为单位，读、写和擦除操作均通过命令完成；不能字节擦除，在每次改写操作之前需要先擦除一整块；出厂时有一定比例的坏块存在；每一块的擦除次数有限，为10万次左右[1]。
2 yaffs文件系统简介
yaffs是第一个专门为nand flash存储器设计的嵌入式文件系统，适用于大容量的存储设备；并且是在gpl（general public license）协议下发布的，可在其网站免费获得源代码。
yaffs中，文件是以固定大小的数据块进行存储的，块的大小可以是512字节、1 024字节或者2 048字节。这种实现依赖于它能够将一个数据块头和每个数据块关联起来。每个文件（包括目录）都有一个数据块头与之相对应，数据块头中保存了ecc(error correction code)和文件系统的组织信息，用于错误检测和坏块处理。充分考虑了nand flash的特点，yaffs把这个数据块头存储在flash的16字节备用空间中。当文件系统被挂载时，只须扫描存储器的备用空间就能将文件系统信息读入内存，并且驻留在内存中，不仅加快了文件系统的加载速度，也提高了文件的访问速度，但是增加了内存的消耗。
为了在节省内存的同时提高文件数据块的查找速度，yaffs利用更高效的映射结构把文件位置映射到物理位置。文件的数据段被组织成树型结构，这个树型结构具有32字节的节点，每个内部节点都包括8个指向其他节点的指针，叶节点包括16个2字节的指向物理地址的指针。yaffs在文件进行改写时总是先写入新的数据块，然后将旧的数据块从文件中删除。这样即使在修改文件时意外掉电，丢失的也只是这一次修改数据的最小写入单位，从而实现了掉电保护，保证了数据完整性。
结合贪心算法的高效性和随机选择的平均性，yaffs实现了兼顾损耗平均和减小系统开销的目的。当满足特定的小概率条件时，就会尝试随机选择一个可回收的页面；而在其他情况下，则使用贪心算法来回收最“脏”的块[2]。
yaffs文件系统是按层次结构设计的，分成以下4部分： yaffs_guts.c，文件系统的主要算法，这部分代码完全是用可移植的c语言编写的；yaffs_fs.c，linux vfs层的接口；nand 接口，yaffs_guts 和nand 内存访问函数之间的包装层，例如调用linux mtd 层或者ram模拟层；可移植函数，服务的包装函数。最重要的一点是，为了获得更好的移植性，yaffs提供直接调用的模式，这才使得我们有机会来实现yaffs文件系统在c51系统上的移植。
3 移植过程
可在http://www.aleph1.co.uk/cgi-bin/viewcvs.cgi/获得direct源码，包括以下几个文件及其头文件。
◆ yaffscfg.c： 设置各种设备参数和系统参数。
◆ yaffsfs.c： 主要实现直接调用的接口函数，如打开文件、写文件和关闭文件等。 使用时在应用程序中包含其头文件即可。
◆ yaffs_flashif.c： nand flash操作函数接口，就是直接对存储器操作的底层函数。为了测试，此文件中用ramdisk模拟的方法实现了对flash存储器的操作。实际应用中，需要修改其中对flash硬件操作函数的定义，包括yflash_eraseblockinnand()、yflash_writechunktonand()、yflash_readchunkfromnand()和yflash_initialisenand()。
◆ yaffs_guts.c： yaffs文件系统的主要实现算法。
◆ nand_ecc.c:： ecc算法。
◆ yaffs_ramdisk.c:： ramdisk支持代码。
◆ yaffs_fileem.c： 用主机上的一个文件来模拟flash存储器，仅用于测试。
◆ dtest.c:： 直接调用文件系统的测试函数。
获得源码以后，移植的过程可以分为2步：① 根据自己的需要进行裁减;② 将代码向c51风格转化。
3.1 裁减
yaffs是一个功能强大的文件系统，考虑到c51系统的程序代码存储器和ram资源都很有限，而应用中可能不需要某些文件操作的功能，所以有必要对这个文件系统进行裁减。裁减包括代码裁减和数据结构的修改。
首先，将用来测试的yaffs_ramdisk.c、yaffs_ramdisk.h、yaffs_fileem.c和interface.h这几个文件去掉，
