ARM7系統(tǒng)中CF卡存儲(chǔ)的文件系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

隨著微控制器性能的不斷提高，嵌入式應(yīng)用越來(lái)越廣泛。但是目前市場(chǎng)上的大型商用嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)，價(jià)格昂貴，而且都針對(duì)特定的硬件平臺(tái)。對(duì)于中小型系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，購(gòu)買商用實(shí)時(shí)系統(tǒng)并不劃算。

目前我們正著手將嵌入式系統(tǒng)軟件應(yīng)用于汽車衛(wèi)星導(dǎo)航儀系統(tǒng)的一步開(kāi)發(fā)。傳統(tǒng)的嵌入式應(yīng)用并不包括文件系統(tǒng)，而我們要實(shí)現(xiàn)的文件系統(tǒng)需要在車輛導(dǎo)航系統(tǒng)中實(shí)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(jī)到MP3播放機(jī)，從掌上電腦到數(shù)碼攝像機(jī)，CF(CompactFlash)卡由于具有體積小、兼容性強(qiáng)、價(jià)格相對(duì)低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)碼設(shè)備上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。但若想在CF卡與PC之間傳遞數(shù)據(jù)，通常不得不借助于專門的讀卡器，這給PC的用戶帶來(lái)了不小的麻煩。 CompactFlash卡全稱為“標(biāo)準(zhǔn)閃存卡”，簡(jiǎn)稱“CF卡”。CF卡的應(yīng)用空間比較廣，最常見(jiàn)的是在數(shù)碼照相機(jī)中用于照片的存儲(chǔ)。由于CF卡內(nèi)部采用模擬硬盤控制器的設(shè)計(jì)，使得CF卡可以比較容易地通過(guò)IDE接口實(shí)現(xiàn)與電腦的連接，一定程度上可以起到移動(dòng)存儲(chǔ)的作用。

一般的嵌入式系統(tǒng)不會(huì)提供讀寫CF卡的接口，所以需要在文件系統(tǒng)中專門設(shè)計(jì)一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序。

1 基本原理

圖1所示的CF卡中，主機(jī)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True IDE方式。我們選擇的是True IDE方式。需要注意的是，當(dāng)主機(jī)電源一直接通時(shí)，拔插CF卡將會(huì)使其從原來(lái)的True IDE方式重新配置成PC Card ATA方式。所以要讓CF卡一直工作在True IDE，需要在電源加電啟動(dòng)時(shí)將OE輸入信號(hào)接地。此方式也支持8位存取，但我們選擇了16位存取。一次最多存取的扇區(qū)數(shù)可由命令碼Ech中的第47參數(shù)字決定。

CF卡跟硬盤的結(jié)構(gòu)相同，如圖2所示。在引導(dǎo)區(qū)中裝有用于啟動(dòng)系統(tǒng)的代碼，以及有關(guān)文件系統(tǒng)的重要信息，隨后是記錄所有磁盤空間的表，再下來(lái)就是根目錄，然后是所有其它的東西。引導(dǎo)扇區(qū)在其末尾處包含有分區(qū)表。此表包含了用以標(biāo)示每個(gè)分區(qū)開(kāi)始和結(jié)束的表項(xiàng)，最多可以有四個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)可包含不同的文件系統(tǒng)。緊隨引導(dǎo)區(qū)之后的是FAT(文件分配表)，用來(lái)記錄設(shè)備中所有的磁盤空間的信息(此表與UNIX中的I-Node表和空閑表具有相同的功能)。

設(shè)計(jì)軟件時(shí)，同時(shí)考慮了通用性及可擴(kuò)展性，目的在于使該文件系統(tǒng)無(wú)需分別修改便能夠?qū)F卡、IDE硬盤、RAM Disk、電子盤、SD等不同的存儲(chǔ)介質(zhì)進(jìn)行操作;讀出這些存儲(chǔ)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(chǔ)設(shè)備上。