車載MP3中Flash文件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

引言

目前車載播放器基本上采用的是CD播放器、MD播放器以及磁帶播放器等。由于這類播放器內(nèi)部具有一些機(jī)械式傳動(dòng)部件,再加上裝在汽車這個(gè)特定的環(huán)境中,經(jīng)常會(huì)由于機(jī)械傳動(dòng)或者光頭、磁頭受震動(dòng)發(fā)生跳音或絞帶現(xiàn)象,從而影響音質(zhì)。

Flash存儲(chǔ)器由于具有存儲(chǔ)容量大、掉電數(shù)據(jù)不丟失、何種小以及可多次擦寫等許多優(yōu)點(diǎn),正逐步取代其它半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件而廣泛應(yīng)用于移動(dòng)電話、PDA以及數(shù)碼相機(jī)等移動(dòng)電子產(chǎn)品中。其作為存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序的存儲(chǔ)體,可以將大量數(shù)據(jù)方便、快捷地移動(dòng)和交換。

基于上述兩點(diǎn)設(shè)計(jì)了一個(gè)車載MP3系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用Flash作為外存儲(chǔ)器,并且由全固態(tài)器件組成,播放時(shí)不會(huì)出現(xiàn)跳音或絞帶現(xiàn)象,音質(zhì)也很好。由于Flash存儲(chǔ)器在應(yīng)用過程中可能會(huì)出現(xiàn)壞損單元,影響車載MP3播放器的性能,因此本文針對(duì)Flash存儲(chǔ)器自身的物理特性,設(shè)計(jì)了一個(gè)文件系統(tǒng),對(duì)Flash存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行基于文件名或者文件號(hào)的存儲(chǔ)管理以及應(yīng)用透明的壞損管理。該系統(tǒng)優(yōu)化了存儲(chǔ)速度和存儲(chǔ)空間,提高了車載MP3播放系統(tǒng)的可靠性。

1 Flash存儲(chǔ)器特點(diǎn)

Flash內(nèi)部分為多個(gè)存儲(chǔ)單元塊（block）,每個(gè)存儲(chǔ)單元塊又由多個(gè)頁（page）組成。存儲(chǔ)單元塊是可擦除的最小單位,頁是寫入數(shù)據(jù)的最小單位。

Flash存儲(chǔ)器讀取數(shù)據(jù)與一般的存儲(chǔ)器類似,可以實(shí)現(xiàn)隨機(jī)讀取,讀出的速度也很快。而Flash存儲(chǔ)器的寫操作則和一般的存儲(chǔ)器有所不同,Flash的寫操作必須先按存儲(chǔ)塊擦除（寫入0xff到要擦除的存儲(chǔ)單元塊中）,再按頁順序?qū)懭?。由于Flash存儲(chǔ)器擦除耗時(shí)較長,所以Flash存儲(chǔ)器寫入的時(shí)間主要在于Flash存儲(chǔ)器內(nèi)部的擦除操作等。

Flash存儲(chǔ)器第一塊一定是有效塊,而其它塊可能會(huì)在使用前就是壞塊或者在使用過程中變成壞塊（invalid block）。Flash存儲(chǔ)器對(duì)內(nèi)部壞塊的判定是,根據(jù)其每一個(gè)單元存儲(chǔ)塊中的第3區(qū)中的第6 Cloumn內(nèi)容是否為0xff來定。雖然Flash存儲(chǔ)器內(nèi)容會(huì)有壞塊,但是由于每一塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)都是相互獨(dú)立的,所以只要對(duì)其狀態(tài)加以識(shí)別,壞塊并不影響系統(tǒng)對(duì)有效塊的操作。

2 Flash文件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文在Flash存儲(chǔ)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一個(gè)Flash存儲(chǔ)管理系統(tǒng)來對(duì)Flash進(jìn)行物理管理。而在Flash存儲(chǔ)管理系統(tǒng)基礎(chǔ)上又建立了一個(gè)FAT文件系統(tǒng)來對(duì)文件操作進(jìn)行管理,由Flash存儲(chǔ)管理系統(tǒng)和FAT文件系統(tǒng)共同組成了Flash文件系統(tǒng)。該文件系統(tǒng)完全支持文件名管理、自動(dòng)壞損管理等通用文件系統(tǒng)所具有的功能;同時(shí),針對(duì)車載MP3播放器系統(tǒng)特殊的應(yīng)用環(huán)境,設(shè)計(jì)改進(jìn)了該文件系統(tǒng)的可靠性,即使在惡劣的條件下也不會(huì)影響音質(zhì)。Flash文件系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。