ARM7系統(tǒng)中CF卡存儲的文件系統(tǒng)設計實現

隨著微控制器性能的不斷提高，嵌入式應用越來越廣泛。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)，而我們要實現的文件系統(tǒng)需要在車輛導航系統(tǒng)中實現地圖數據文件的讀寫。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，從數碼相機到MP3播放機，從掌上電腦到數碼攝像機，CF(CompactFlash)卡由于具有體積小、兼容性強、價格相對低廉等諸多優(yōu)點，在數碼設備上的應用越來越廣泛。但若想在CF卡與PC之間傳遞數據，通常不得不借助于專門的讀卡器，這給PC的用戶帶來了不小的麻煩。 CompactFlash卡全稱為“標準閃存卡”，簡稱“CF卡”。CF卡的應用空間比較廣，最常見的是在數碼照相機中用于照片的存儲。由于CF卡內部采用模擬硬盤控制器的設計，使得CF卡可以比較容易地通過IDE接口實現與電腦的連接，一定程度上可以起到移動存儲的作用。

一般的嵌入式系統(tǒng)不會提供讀寫CF卡的接口，所以需要在文件系統(tǒng)中專門設計一個驅動程序。

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據從Flash介質讀寫。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，當主機電源一直接通時，拔插CF卡將會使其從原來的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時將OE輸入信號接地。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)數可由命令碼Ech中的第47參數字決定。

CF卡跟硬盤的結構相同，如圖2所示。在引導區(qū)中裝有用于啟動系統(tǒng)的代碼，以及有關文件系統(tǒng)的重要信息，隨后是記錄所有磁盤空間的表，再下來就是根目錄，然后是所有其它的東西。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)開始和結束的表項，最多可以有四個分區(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)無需分別修改便能夠對CF卡、IDE硬盤、RAM Disk、電子盤、SD等不同的存儲介質進行操作;讀出這些存儲介質中的數據，并且可以將數據輸送到不同存儲設備上。