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flash文件系统实现原理

时间:2012-04-22 21:16来源:全球医疗保险 作者:高端医疗保险 点击:

  

flash文件系统实现原理
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摘要:在深入分析TI为开发DSP提供的RTS.LIB(RTS.SRC为源泉代码)的基础上,介绍对自定义的文件和设备的操作方法;设计一个简易的Flash文件系统,极

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大地方便了应用编程。 织梦内容管理系统

    关键词:DSP CC/CCS Flash 文件系统

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1 概述 织梦好,好织梦

在开发DSP的应用程序过程中,经常需要处理一些数据文件。这些数据文件可以是实际采集到的数据集合,也可以是用模拟仿真软件产生的数据集合,一般是 织梦好,好织梦

以文件的形式存放在主机磁盘上的。一般的开发环境(如TI的CCS和CC)都提供了ANSI C标准操作文件格式,如打开一个文件fopen("盘符:/路径/文件名",

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“打开模式”)。嵌入式系统一般都外挂Flash。我们希望能够和读写主机磁盘文件一样操作Flash读写时序等问题,使应用编程人员可以把精力用在解决实际

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应用问题上,从而提供一个良好的编程接口。同时,在需要键盘、串口等设备的系统中,也希望提供一个简易的API接口,如从键盘得到一个键,只需作如下 dedecms.com

操作,在执行fopen("keyboard","读")后,就可以用fread函数读入一个字符。

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结合TI公司提供的DSP开发环境CC/CCS(CC针对3X系列,CCS针对5X和6X系列)和实际开发经验,提供上述问题的解决方案,并成功应用到我们的产品中。

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2 CC/CCS文件操作机制

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TI公司为其TMS320C3X系列DSP提供了一个开发环境Code Composer,配套的C语言编译器提供了文件的标准操作。在调试(debug)环境下,对主机(host)硬盘文

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件的操作是通过标准的ANSI文件操作格式与主机的通信来完成的。ANSI C I/O操作分为三个等级—high level、low level和Device level。在High level中

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,标准接口是Fopen和Fwrite等函数;而Low level中是Open和Write等函数。这三个等级功能用三个表来实现—文件表、流表(实质就是内存缓冲区索引)和

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设备表。文件的打开和关闭等基本属性在文件表中反应。当打开一个文件时,文件表中便相应增加一个描述该文件的信息单元;同样,关闭一个文件时,该 copyright dedecms

文件的信息单元从文件表中被删除。流表提供了对文件的缓冲操作处理,缓冲区位置和大小等均在流表中记录。一个文件对应一个流,即缓冲区。对文件的

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读写就是对缓冲区的读写。当缓冲区填满时,再一次性写入Flash等设备中,避免了对Flash的频繁操作,延长了Flash的使用寿命。设备包括Flash、硬盘、 dedecms.com

键盘等在设备表中体现。多个流可以对应一个设备,例如在Flash中可以打开多个文件,但是一个设备不能对应多个流。流操作和设备操作是紧密联系在一起

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的。当打开一个文件时,同时给出了该文件在什么设备上操作,再分配一个流。以后对该文件的操作通过流对应的具体设备的驱动函数来完成。主机的 内容来自dedecms

target任何外设都可被加入进去成为设备表的成员之一。 dedecms.com

Code Composer对HOST磁盘文件的操作最终是通过与HOST集成开发环境通信的方式来进行。TI提供的RTS.LIB提供两个函数与主机通信,writemsg()函数发送 copyright dedecms

数据和参数到主机。Readmsg()函数从主机读取数据到目标机。Code Composer再与主机进行交互,利用主机文件系统的支持,屏蔽了具体的物理地址读写问 dedecms.com

题。在调试阶段,当要在主机上建立文件、读取文件和存储数据时,只需用标准的ANSI C函数操作就可以,从而极大方便了编程调试。 织梦好,好织梦

3 Flash文件系统的实现 dedecms.com

嵌入式文件系统一般有集中管理文件系统,存储空间的使用信息集中存在存储器的某个地方,如DOS的FAT,Unix的inode表。线性文件系统,又称为连续文件

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系统,每个文件相关的所有信息都连续存放在存储器中。与集中式文件系统相比,实现更简单,读写更快,特别是将文件的关键系统分布存放。日志文件系

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统顺序写入文件系统的修改,如同日志记录一样,可加速文件写入和崩溃修复。采用Log唯一结构,Log包含索引信息、名称和数据。嵌入式系统不可能带硬 本文来自织梦

盘,一般都是基于Flash存储器的。

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3.1 Flash特点及其相应处理

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Flash的读操作与普通RAM时序一样,但是写和擦除操作则具有自身的特点。同一地址不能同时写入两次,必须进行费时的擦除操作。执行擦除的方式有三种 内容来自dedecms

:一是片擦除,即一次性全部擦除所有内容(这个相当于格式化功能,在第一次使用时可以执行这种操作);二是块擦除;三是扇区擦除。以SST39VF400A为

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例,块Block的大小是32KB,扇区的大小是2KB,块擦除一次擦除一个块内容;扇区类似。如果一个文件内容被改动,且改动的内容不足一个扇区的话,则更 织梦内容管理系统

新文件时必须重写这个扇区的所有内容;在重写前必须擦除该扇区的所有内容。因此基于Flash的文件系统不能完全套用已有的文件系统,但可以在其基础上 copyright dedecms

进行改动。Flash能够擦除的范围越小,对文件的改动就越小,所执行的I/O操作就越小,从而减少I/O时间,提供文件系统的实时性能。我们使用的

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SST39VF400A的扇区大小是2KB,也就是2048B(1K=1024)。用常数定义,#define FileUnit 2048。

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3.2 Flash文件系统的层次性

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与ANSI C标准相对应,我们将Flash文件系统分为3个层次。第一层次,API层。API层是文件系统与用户应用程序之间的接口,包含一个与文件函数相关的函

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数库,如FS_FOpen、FS_Fwrite等,也相当于High Level层。第二层次,文件系统层,即Low Level层。该层处理文件是否存在,打开,关闭和为文件分配相 copyright dedecms

应的缓存等。该层调用底层驱动。第三层是Device Level层,就是设备驱动层。Flash的实际读写操作就是在该层进行的,特定的Flash存储器对应特定的读 织梦好,好织梦

写程序。 copyright dedecms

3.3 Flash文件信息表的设计

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该表保存Flash中已有文件的属性,Flash大小和文件的属性等都在该表中反映出来。该表与Flash中的内容保持同步更新,即一个文件最小块更新完毕时,写

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入Flash中。 织梦内容管理系统

Flash的空间分配:

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①Flash空间,以簇为单位,读和写都是一簇,即一个扇区单位; 织梦内容管理系统

②0簇给文件分配表,不被应用文件占用; copyright dedecms

③每次文件系统初始化时,把Flash内0簇的内容读取到内存中,保存在数组FAT16[]中。 dedecms.com

常量定义 织梦内容管理系统

#define CLUSTER_BLOCK_SIZE 2048 //每一簇的字节数

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#define NUMBER_OF_CLUSTER_IN_FAT16 25

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//在文件分配表中,一共有多少个簇

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#define NUMBER_OF_FILE_BUF 10 内容来自dedecms

//一共有几个文件缓冲区 内容来自dedecms






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