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基于CC/CCS的Flash文件系统设计

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

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,极大地方便了应用编程。

    关键词:DSP CC/CCS Flash 文件系统

1 概述

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",“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,只需作如下操作,在执行fopen("keyboard","读")后,就可以用fread函数读入一个字符。

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。

2 CC/CCS文件操作机制

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,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、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target任何外设都可被加入进去成为设备表的成员之一。

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。

3 Flash文件系统的实现

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盘,一般都是基于Flash存储器的。

3.1 Flash特点及其相应处理

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: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SST39VF400A的

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