3　邏輯映射層控制標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)現(xiàn)

3.1　關(guān)于FAT 標(biāo)準(zhǔn)

由于希望ARM 系統(tǒng)對(duì)硬盤(pán)的讀寫(xiě)操作能與主流操作系統(tǒng)共享, 該部分軟件是根據(jù)與W indow s 相兼容的FA T 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編制。用戶(hù)也可以根據(jù)實(shí)際情況, 把該設(shè)計(jì)思路推廣到如L inux 下的EX2 等其它工作平臺(tái)。

FA T 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)硬盤(pán)邏輯結(jié)構(gòu)作了劃分, 主要有分區(qū)表、BPB 表、FA T 表、數(shù)據(jù)區(qū)等幾部分。在硬盤(pán)格式化和分區(qū)后, 會(huì)在0 柱面0 磁頭1 扇區(qū)建立分區(qū)表, 此表記載了硬盤(pán)在各分區(qū)起始和結(jié)束所使用的磁頭、柱面、扇區(qū)號(hào)。對(duì)于每個(gè)分區(qū), 邏輯0 扇區(qū)存放了一個(gè)BPB 表, 該表儲(chǔ)存了整個(gè)文件系統(tǒng)關(guān)鍵的數(shù)據(jù), 包括文件系統(tǒng)的類(lèi)型, 每個(gè)扇區(qū)的字節(jié)數(shù)(Byte2PerSec ) , 每簇的扇區(qū)數(shù)(SecPerClu s) , 保留扇區(qū)數(shù)(R svdSeCCn t) , FA T 表數(shù)目(N umFA T s) , 根目錄起始簇(Roo tClu s) , 以及盤(pán)符和卷標(biāo)等。其中簇(Clu STer) 是文件系統(tǒng)在效率原則下管理的最小單位, FA T 32 標(biāo)準(zhǔn)意味著每簇有8 扇區(qū), 簇內(nèi)存貯單元采用32 位二進(jìn)制數(shù)。文件系統(tǒng)類(lèi)型還可以使用FA T 12 和FA T 16 標(biāo)準(zhǔn), 表示簇內(nèi)存貯單元分別采用12 位和16 位二進(jìn)制數(shù)。在格式化硬盤(pán)時(shí), 依據(jù)硬盤(pán)簇的數(shù)目判斷選用哪種文件系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn), 若簇?cái)?shù)小于4085 則是FA T 12, 若在4085 和65525 之間則是FA T 16, 大于65525 則是FA T 32。由于本文所述的系統(tǒng)使用大容量硬盤(pán), 因而采用FA T 32 文件系統(tǒng)。

在原理上, FA T 32 和其它兩種方式是相同的, 完全可以移植過(guò)去。保留扇區(qū)是為BPB 表以后擴(kuò)展保留一段區(qū)間, 暫且未被使用。

3.2　關(guān)于FAT 表

FA T 表實(shí)質(zhì)上是一系列存放著數(shù)據(jù)的鏈接表。

對(duì)于FA T 32 來(lái)說(shuō), 每四個(gè)字節(jié)(32b it) 對(duì)應(yīng)硬盤(pán)數(shù)據(jù)區(qū)上的一個(gè)簇, 它們的數(shù)值是當(dāng)前文件下一個(gè)簇的指針。如果這四個(gè)字節(jié)大于0x0FFFFFF8, 則表示當(dāng)前文件在該簇內(nèi)結(jié)束。若是0x00 則表示該簇是空的, 沒(méi)有存放數(shù)據(jù), 而0xFFFFFF7 表示這個(gè)簇已經(jīng)損壞。采用這種方法, 在存取數(shù)據(jù)時(shí)只需沿著鏈接表尋址就行了, 不需按順序存取, 也不會(huì)因刪除文件造成磁盤(pán)碎片。FA T 表的大小是根據(jù)磁盤(pán)容量也就是簇的數(shù)量來(lái)決定, 不同磁盤(pán)FA T 表的大小不同。

出于可靠性考慮, FA T 表一般都要冗余它的備份,冗余數(shù)量由BPB 表的N umFA T s 來(lái)定, 通常為2。

這樣在突然斷電等意外情況下, 可以根據(jù)備份的FA T 表進(jìn)行修復(fù)。

3.3　硬盤(pán)數(shù)據(jù)區(qū)

FA T 表之后是硬盤(pán)的數(shù)據(jù)區(qū), 其開(kāi)始是根目錄(ROO T D irecto ry) , 此處存放了FA T 表根目錄下的文件與子目錄。存放格式有兩種, 一種是長(zhǎng)文件名, 一種是短文件名(標(biāo)準(zhǔn)的813 格式) , 通過(guò)數(shù)據(jù)中的特征位能分辨出來(lái)。長(zhǎng)文件名和短文件名格式見(jiàn)參考文獻(xiàn), 它包含了文件的名字、屬性、大小、起始簇?cái)?shù)、建立及寫(xiě)操作的時(shí)間。實(shí)際上子目錄的信息也被當(dāng)作一個(gè)文件存儲(chǔ)在根目錄區(qū), 只是它的屬性為目錄, 大小為0。同樣, 子目錄起始簇內(nèi)存放了該目錄下文件和子目錄的信息表。依據(jù)這些信息, 可以在FA T 表找到該文件的鏈接表, 執(zhí)行對(duì)整個(gè)文件相應(yīng)操作。

3.4　資源共享的實(shí)現(xiàn)

對(duì)于不同的文字平臺(tái), 為能夠?qū)崿F(xiàn)資源共享, 采用UN ICODE 來(lái)存儲(chǔ)文件名。在長(zhǎng)文件名中, 每個(gè)字符都是用16b it s 的UN ICODE 來(lái)表示的, 而在短文件名中, 采用用戶(hù)自定義的類(lèi)型, 例如在簡(jiǎn)體中文W indow s 下, 采用A SC? 碼和GB2312 碼。通過(guò)U 2N ICODE 與其它碼表對(duì)比查找程序, 用戶(hù)可以在自己期望的文字平臺(tái)上進(jìn)行操作。

圖3 是讀取一個(gè)文件的流程, 寫(xiě)文件的方法和讀文件相類(lèi)似, 只要注意在目錄里建立文件時(shí), 先把數(shù)據(jù)寫(xiě)入空白簇后再把FA T 表更新, 其中包括更新備份部分。

4　結(jié)束語(yǔ)

筆者通過(guò)U SB 接口使用S3C44B0X 中ARM 7TDM I 微處理器對(duì)20GB 以上的硬盤(pán)進(jìn)行接口連接及控制, 用FA T 32 文件系統(tǒng)對(duì)硬盤(pán)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理, 多個(gè)大容量硬盤(pán)除了在ARM 系統(tǒng)能正常工作外, 在W IN 98/2000/XP 操作系統(tǒng)支持下的PC機(jī)上, 均能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享。基于ARM 系統(tǒng)大容量硬盤(pán)管理與控制系統(tǒng), 目前正被使用到遠(yuǎn)程電力網(wǎng)數(shù)據(jù)檢測(cè)系統(tǒng)之中, 為嵌入式系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)提供一種新的設(shè)計(jì)思路。