基于SD卡的BMS海量歷史數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)設(shè)計
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2 軟件程序設(shè)計
軟件設(shè)計主要難點(diǎn)是SD卡驅(qū)動與FAT32文件系統(tǒng)的結(jié)合方式設(shè)計。FAT32文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)有一定的復(fù)雜性，如果設(shè)計地不好不但會浪費(fèi)大量CPU資源，而且可能造成數(shù)據(jù)丟失、覆蓋等嚴(yán)重后果。采用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)流式程序設(shè)計思想實(shí)現(xiàn)起來比較困難，Debug也很不方便。本設(shè)計引用現(xiàn)代Windows操作系統(tǒng)慣用的層次模型劃分的方法開發(fā)了一套基于SD卡的FAT32文件系統(tǒng)協(xié)議包，具有層次分明、結(jié)構(gòu)緊湊、可移植性強(qiáng)及邏輯清晰的特點(diǎn)。
2．1 FAT32文件系統(tǒng)
FAT32是由Microsoft設(shè)計并運(yùn)用得非常成功的文件系統(tǒng)。至今FAT32依然占據(jù)著Microsoft Windows文件系統(tǒng)中重要的地位。FAT32改進(jìn)了FAT16和FAT12不支持大分區(qū)、單位簇的容量過大以致空間急劇浪費(fèi)等缺點(diǎn)。由引導(dǎo)扇區(qū)、FAT表、根目錄和數(shù)據(jù)區(qū)4大部分組成。圖3標(biāo)出了FAT32分區(qū)的基本構(gòu)成，F(xiàn)AT2是FAT1的備份，用于在FAT1損壞時修復(fù)。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/179434.htm
FAT表(File Allocation Table文件分配表)記錄文件在介質(zhì)上的放置位置，即簇號序列。每個表項(xiàng)記錄的簇號都是32位的，故這個方法稱為FAT32。表2所示是一段簡化的FAT表，第2簇記錄根目錄存放位置，第3簇記錄某文件存儲的下一簇號(該文件從本簇即第3簇開始存放)是6號，第6號又記錄接下來的簇號……，至到標(biāo)記FF表示文件結(jié)束。同樣道理從第12簇開始存放另一個文件，該文件在第93簇存放結(jié)束。從表
中可以看出文件是可以非連續(xù)存放的，這樣可以充分利用SD存儲介質(zhì)的空間，并且可以保證存放BMS采集數(shù)據(jù)不會發(fā)生重疊，沖掉以前數(shù)據(jù)。表3列出了FAT表各記錄項(xiàng)的取值含義。
系統(tǒng)在存儲一個文件時先計算出需要幾個簇的空間來存放，再從FAT表中找出這相應(yīng)個數(shù)的空閑簇，并其修改記錄項(xiàng)的取值使之首尾連成一串。然后在目錄表中創(chuàng)建一個新的文件項(xiàng)，并記錄它在介質(zhì)上存放的首簇號。這樣在讀文件時，只要直接從目錄表中找到該文件的記錄項(xiàng)，獲取它的首簇號就能把文件讀出來了。FAT32文件系統(tǒng)目錄的記錄項(xiàng)的結(jié)構(gòu)定義如表4所示。
2．2 SD卡SPI通信協(xié)議
發(fā)送給SD卡的命令采用6字節(jié)的格式如表5所示。命令的第1個字節(jié)可通過將6位命令碼與16進(jìn)制碼0x40進(jìn)行或運(yùn)算得到。如果命令需要，則在接下來的4個字節(jié)中提供一個32位的參數(shù)，最后1個字節(jié)包含了從第1個字節(jié)到第5個字節(jié)的CRC-7校驗(yàn)和。表6列出了部分SD存儲卡SPI命令的解釋。
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