ARM7系統(tǒng)中實現(xiàn)CF卡存儲的文件系統(tǒng)設計

1、arm7系統(tǒng)中實現(xiàn)cf卡存儲的文件系統(tǒng)設計隨著微控制器性能的不斷提高，應用越來越廣泛。但是目前市場上的大型商用嵌入式實時系統(tǒng)，價格昂貴，而且都針對特定的硬件平臺。對于中小型系統(tǒng)開發(fā)，購買商用實時系統(tǒng)并不劃算。目前我們正著手將嵌入式系統(tǒng)軟件應用于汽車衛(wèi)星導航儀系統(tǒng)的一步開發(fā)。傳統(tǒng)的嵌入式應用并不包括文件系統(tǒng)，而我們要實現(xiàn)的文件系統(tǒng)需要在車輛導航系統(tǒng)中實現(xiàn)地圖數(shù)據(jù)文件的讀寫。因此它既要支持與ms-dos兼容的文件系統(tǒng)也要支持其它類型的文件系統(tǒng)。 另一方面，從數(shù)碼相機到mp3播放機，從掌上電腦到數(shù)碼攝像機，cf（compactflash）卡因為具有體積小、兼容性強、價格相對低廉等諸多優(yōu)點，在數(shù)碼設備

2、上的應用越來越廣泛。但若想在cf卡與pc之間傳遞數(shù)據(jù)，通常不得不借助于特地的讀卡器，這給pc的用戶帶來了不小的棘手。 compactflash卡全稱為“標準閃存卡”，簡稱“cf卡”。cf卡的應用空間比較廣，最頻繁的是在數(shù)碼照相機中用于照片的存儲。因為cf卡內(nèi)部采納模擬硬盤控制器的設計，使得cf卡可以比較簡單地通過ide接口實現(xiàn)與電腦的銜接，一定程度上可以起到移動存儲的作用。普通的嵌入式系統(tǒng)不會提供讀寫cf卡的接口，所以需要在文件系統(tǒng)中特地設計一個驅(qū)動程序。1 基本原理圖1所示的cf卡中，主機系統(tǒng)的控制器接口允許數(shù)據(jù)從flash介質(zhì)讀寫。cf卡的存取方式有三種：memory方式、i/o方式以及t

3、rue ide方式。我們挑選的是true ide方式。需要注重的是，當主機電源向來接通時，拔插cf卡將會使其從本來的true ide方式重新配置成pc card ata方式。所以要讓cf卡向來工作在true ide，需要在電源加電啟動時將oe輸入信號接地。此方式也支持8位存取，但我們挑選了16位存取。一次最多存取的扇區(qū)數(shù)可由指令碼ech中的第47參數(shù)字打算。cf卡跟硬盤的結構相同，2所示。在引導區(qū)中裝實用于啟動系統(tǒng)的代碼，以及有關文件系統(tǒng)的重要信息，隨后是記錄全部磁盤空間的表，再下來就是根名目，然后是全部其它的東西。引導扇區(qū)在其末尾處包含有分區(qū)表。此表包含了用以標示每個分區(qū)開頭和結束的表項，最

4、多可以有四個分區(qū)，每個分區(qū)可包含不同的文件系統(tǒng)。緊隨引導區(qū)之后的是fat（文件分配表），用來記錄設備中全部的磁盤空間的信息（此表與unix中的i-node表和空閑表具有相同的功能）。設計軟件時，同時考慮了通用性及可擴展性，目的在于使該文件系統(tǒng)無需分離修改便能夠?qū)f卡、ide硬盤、ram disk、盤、sd等不同的存儲介質(zhì)舉行操作；讀出這些存儲介質(zhì)中的數(shù)據(jù)，并且可以將數(shù)據(jù)輸送到不同存儲設備上。為了達到這些目的，我們針對不同cpu的不同處理辦法，對硬件操作程序舉行分別，將設備有關的底層程序變成與設備無關的上層操作。這樣，當系統(tǒng)新增功能之后，不必更改每個子程序，只需要在某些接口文件的數(shù)據(jù)結構中添加

5、或者更改數(shù)據(jù)項即可；又考慮到用戶對上層操作的透亮性，我們采納面對對象的辦法，上層結構中存取操作的driver結構（含read、write數(shù)據(jù)項）是虛擬的，在底層才將它詳細化為cf卡的讀寫扇區(qū)指令（操作碼為：20h、30h）。軟件程序的主要流程3所示。2 系統(tǒng)設計實現(xiàn)按照上述原理，可完成軟件設計，其基本框架4所示，分為六個主要部分。其中，cf卡驅(qū)動程序設計的關鍵是cf卡的存取操作函數(shù)所采納的指令碼有些不同。另外，我們用法驅(qū)動程序?qū)ο髞泶韈f卡設備驅(qū)動程序。該驅(qū)動程序?qū)ο髮τ谟脩羰遣糠植煌噶恋模瑪?shù)據(jù)項包括讀寫函數(shù)的指針，這些函數(shù)由文件系統(tǒng)程序輸出（包括兩部分函數(shù)，用戶可見api函數(shù)調(diào)用和用戶不見

6、驅(qū)動存取函數(shù)）。此對象的數(shù)據(jù)結構聲明如下：typedef struct cf_xfile_driverbyte driver_name; /*介質(zhì)標示；cf卡、ide硬盤、flash卡、ramdisk等，刪除驅(qū)動的話，需要重新記錄driver號*/ /*irp處理函數(shù)*/cf_xfile_driver；假如有多個cf卡，需要用另外一個特定的數(shù)據(jù)結構next_driver來把它們水平銜接在一起。然后，用鏈表來管理這些數(shù)據(jù)結構，管理方式類似于wdm（windows driver model）。3 測試分析經(jīng)過調(diào)試運行，該文件系統(tǒng)性能良好。與我們之前已經(jīng)移植過的nucleus、c/os- ii、unix的操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)相比，本文介紹的文件系統(tǒng)可移植性更強；除了文中著重介紹的cf卡，經(jīng)過對底層驅(qū)動的容易修改就可以應用于其它存儲介質(zhì)