基于ARM9-μC/OS-II軟硬件平臺(tái)的SD卡文件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　2.1.2 SD卡讀寫實(shí)現(xiàn)

　　初始化完戚之后，就可對(duì)SD卡進(jìn)行讀寫操作，通過設(shè)置SDI數(shù)據(jù)控制寄存器SDIDCON來確定SD卡的讀寫長(zhǎng)度，讀操作時(shí)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度作沒有明確限制，寫操作時(shí)，每次寫的長(zhǎng)度必須為BLOCK的倍數(shù)。SD卡的讀寫可以一次性讀寫單塊數(shù)據(jù)，也可以一次性讀寫多塊數(shù)據(jù)，多塊數(shù)據(jù)的讀寫結(jié)束時(shí)，要發(fā)送CMD12結(jié)束指令。主要實(shí)現(xiàn)函數(shù)：Write_Card_Block()-寫入單塊數(shù)據(jù);Write_Card_Data()-寫入多塊數(shù)據(jù);Read_Card_Block()-讀多塊數(shù)據(jù);Read_Card-Data()-讀多塊數(shù)據(jù)。

　　2.2 文件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　2.2.1 FAT32文件系統(tǒng)概述

　　Windows95 OSR2和Windows 98開始支持FAT32文件系統(tǒng)，它是對(duì)早期DOS的FAT文件系統(tǒng)的增強(qiáng)，由于文件系統(tǒng)的核心一文件分配表FAT擴(kuò)充為32位，所以稱為FAT32文件系統(tǒng)。FAT32包含DBR、保留扇區(qū)、FAT1、FAT2(第一個(gè)FAT的備份)、根目錄、數(shù)據(jù)區(qū)5部分。DBR(Dos Boot Rec ord)是操作系統(tǒng)引導(dǎo)記錄區(qū);保留扇區(qū)是為了對(duì)DBR作備份或留待以后升級(jí)時(shí)用;文件分配表區(qū)共保存了兩個(gè)相同的FAT表，文件所占用的存儲(chǔ)空間(簇鏈)及空閑空間的管理都是通過FAT實(shí)現(xiàn)的;FAT32根目錄區(qū)(ROOT區(qū))不再是固定區(qū)域、固定大小，可看作是數(shù)據(jù)區(qū)的一部分;數(shù)據(jù)區(qū)用來存放真正要記錄的文件數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)定義的一簇為4K個(gè)字節(jié)。

　　2.2.2 文件系統(tǒng)初始化

　　文件系統(tǒng)初始主要是讀取SD卡的DBR扇區(qū)(0扇區(qū))，并分析該扇區(qū)內(nèi)容，從而獲取每扇區(qū)字節(jié)數(shù)，每簇扇區(qū)數(shù)，F(xiàn)AT開始扇區(qū)號(hào)，根目錄開始扇區(qū)號(hào)等關(guān)鍵信息，為文件的創(chuàng)建，讀寫等操作做準(zhǔn)備，文件系統(tǒng)初始化函數(shù)代碼如下：

　　2.2.3 文件創(chuàng)建

　　SD卡上創(chuàng)建文件或目錄的過程就是在文件目錄表FDT中申請(qǐng)登記項(xiàng)的過程，為此程序設(shè)計(jì)時(shí)定義了如下結(jié)構(gòu)體：

　　在文件目錄項(xiàng)FDT中申請(qǐng)登記項(xiàng)動(dòng)作就是通過對(duì)上述結(jié)構(gòu)體的操做來完成的，操作流程，也是文件創(chuàng)建流程如圖3所示，當(dāng)把SD卡插入卡插槽時(shí)，系統(tǒng)首先初始化SD卡，即讀取SD卡的DBR扇區(qū)(0扇區(qū))獲取相關(guān)信息，接下來打開所要?jiǎng)?chuàng)建文件的路徑，如果路徑不存在，創(chuàng)建該路徑，如果存在，搜尋FAT表，找空閑簇。再接下來把要?jiǎng)?chuàng)建的文件的相關(guān)信息(文件名，文件大小，創(chuàng)建時(shí)間，屬性等)填入上述結(jié)構(gòu)體，把該結(jié)構(gòu)體寫入文件目錄項(xiàng)FDT，相應(yīng)的扇區(qū)寫入數(shù)據(jù)，最后更新FAT鏈表。文件創(chuàng)建實(shí)現(xiàn)函數(shù)為FAT32_Creat_File()。

　　2.2.4 文件讀寫

　　文件系統(tǒng)對(duì)SD卡上文件的管理都是以簇為單位進(jìn)行的。要讀文件，就要首先找到文件，查找文件就是把文件名和文件目錄項(xiàng)FDT中的文件名匹配。如果匹配不成功，說明該文件不存，此時(shí)就可以利用函數(shù)FAT32_Creat_Flie()創(chuàng)建。如果匹配成功讀就找到了該文件，在匹配成功的那個(gè)目錄登記項(xiàng)中找到該文件的起始簇號(hào)，知道了該起始簇號(hào)，就可以根據(jù)FAT表中的簇鏈關(guān)系找到到第2簇，第3簇，直到最后一簇文件結(jié)束。寫文件時(shí)，由于FAT2是FAT1的備份，要保證兩者的一致性，就要對(duì)它們做同樣的寫操作。主要的函數(shù)有：FAT32_Open_File()-打開文件;FAT32_Read_File()-讀文件;FAT32_Write_File()-寫文件;FAT32_Close_File()-關(guān)閉文件。

　　2.2.5 文件刪除

　　FAT32文件系統(tǒng)中所謂的刪除實(shí)際上只是把文件名稱的第一個(gè)字母改成一個(gè)特殊字符(在文件目錄登記項(xiàng)上做一個(gè)刪除標(biāo)記)，把文件在FAT表中占用的簇標(biāo)記為空簇，但文件包含的數(shù)據(jù)仍在磁盤上，下次將新的文件保存到磁盤時(shí)，這些簇可能被新的文件使用，從而覆蓋原來的數(shù)據(jù)。因此，只要不保存新的文件，被刪除文件的數(shù)據(jù)實(shí)際上仍舊完整無缺地保存在磁盤上。文件刪除函數(shù)為：FAT32_DeleteFile()。

　　2.3 API接口設(shè)計(jì)

　　API接口模塊要是向用戶應(yīng)用程序提供文件的創(chuàng)建讀寫刪除功能，該模塊通過調(diào)用文件系統(tǒng)的相關(guān)函數(shù)來實(shí)現(xiàn)。主要的借口函數(shù)有：OS_ CreateFile()-創(chuàng)建文件;OS_OpenFile()-打開文件;OS_WriteFile()-文件寫入數(shù)據(jù);OS_WriteFile()-讀文件數(shù)據(jù);OS_CloseFile()-關(guān)閉文件;OS_DeleteFile-刪除文件。

　　2.4 用戶應(yīng)用程序設(shè)計(jì)

　　該模塊通過直接運(yùn)用文件系統(tǒng)提供的API接口函數(shù)完成對(duì)稱重?cái)?shù)據(jù)信息的操作，只需要對(duì)μC/OS-II操作系統(tǒng)直接負(fù)責(zé)，并不需要考慮文件系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)問題以及底層硬件驅(qū)動(dòng)問題。

　　3 結(jié)束語

　　本設(shè)計(jì)作為貨車車載動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，采用容量大、體積小、性價(jià)比高的存儲(chǔ)介質(zhì)SD卡來存儲(chǔ)長(zhǎng)時(shí)間段的測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)FAT32進(jìn)行了裁剪，并結(jié)合SD卡的底層的讀寫程序，從而實(shí)現(xiàn)了嵌入式SD卡文件系統(tǒng)，這樣就能很方便通過上位機(jī)對(duì)SD卡記錄貨車稱重?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行查詢，綜合分析以及備份。同時(shí)該方法為其它數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供了一種非易失性存儲(chǔ)器的解決方案，采集到的數(shù)據(jù)會(huì)以標(biāo)準(zhǔn)文件的格式記錄到SD卡上，便于文件的統(tǒng)一管理。