DSP TMS320LF2407A和FAT32文件系統(tǒng)結構

　摘 要： 本文介紹了DSP TMS320LF2407A和FAT32文件系統(tǒng)結構，分析了基于TMS320LF2407A支持 FAT32文件系統(tǒng)結構的嵌入式軟件實現(xiàn)。
　　關鍵詞： TMS320LF2407A；FAT32；DSP
　　引言
　　近幾年來，隨著閃爍存儲技術的進步，由于Flash閃爍存儲體系具有容量大和功耗低等優(yōu)點，被廣泛用于數(shù)碼相機、媒體播放器和PDA等各種數(shù)碼產品中。當前各種流行的嵌入式操作系統(tǒng)雖然功能完備，但在許多具體的應用中，仍需要編寫特定的系統(tǒng)控制軟件。數(shù)碼產品中一個必要的軟件模塊就是對一種或多種文件系統(tǒng)的支持。FAT32文件系統(tǒng)被Windows和Linux等當前流行的PC操作系統(tǒng)廣泛支持，這也是許多數(shù)碼產品選擇FAT32的原因。本文介紹了FAT32文件系統(tǒng)結構和基于DSP TMS320LF2407A為硬件平臺支持 FAT32文件系統(tǒng)結構的嵌入式軟件實現(xiàn)。
　　FAT32文件系統(tǒng)結構簡介
　　單FAT32分區(qū)的磁盤或閃爍存儲器（以下沒有特殊情況均指單FAT32分區(qū)情況）由主引導區(qū)（MBR）、系統(tǒng)引導區(qū)、文件分配表FAT1、文件分配表備份FAT2、文件根目錄FDT和文件數(shù)據(jù)區(qū)組成，它們在磁盤上是順序分布的，如圖1所示。
　　主引導區(qū)從物理第一扇區(qū)開始，記錄了第一磁盤分區(qū)的入口和剩余磁盤分區(qū)的入口信息、第一分區(qū)的文件系統(tǒng)格式、起始扇區(qū)號和大小。接下來就是FAT32文件系統(tǒng)的引導區(qū)，存放著BPB參數(shù)和系統(tǒng)引導程序，如圖1左上方表格所示。然后是文件分配表及其備份FAT1和FAT2，用于管理和分配文件區(qū)的磁盤空間，其位置和大小由系統(tǒng)引導區(qū)中的參數(shù)計算可得。簇是FAT表給文件分配磁盤空間的最小單位，每個簇在FAT表中占有一個登記項，簇的編號與FAT登記項的編號一一對應。FAT表從第2個表項開始分配給文件，最開始兩個表項即序號為0和1的表項為保留表項值為：0FFFFFF8和FFFFFFFF。其它的表項則以鏈表的形式存放下一個在邏輯上連續(xù)的簇號值，結束用0FFFFFFF標記表示不再有后續(xù)的表項，用00000000表示該簇沒有被使用，F(xiàn)AT管理磁盤空間的工作機理如圖1所示。磁盤空間的最后的部分為根目錄和文件區(qū)，根目錄FDT、普通文件目錄和文件具體內容由FAT表統(tǒng)一管理，與FAT16文件系統(tǒng)為根目錄劃出專用的磁盤空間不同，這也是FAT32與FAT16的最大區(qū)別之一。在系統(tǒng)引導區(qū)第一扇區(qū)偏移量為2Ch處存放著根目錄的入口簇號，根據(jù)FAT32系統(tǒng)信息可計算出根目錄的具體位置，一般根目錄的入口簇號為00000002。FAT32文件系統(tǒng)的文件登記表格式請參考圖1，限于篇幅這里不介紹超長文件名。
　　另外，對于支持ATA協(xié)議標準塊存儲設備有物理尋址（CHS）和邏輯尋址（LBA）兩種方式。在物理尋址方式下，存儲空間通過磁頭（Head）、柱面（Cylinder）和扇區(qū)（Sector）三個參數(shù)組織起來的，每一組H/C/S參數(shù)唯一確定存儲載體中的一個扇區(qū)，通常一個扇區(qū)擁有512個字節(jié)的數(shù)據(jù)空間。邏輯尋址方式下，按照連續(xù)的邏輯扇區(qū)編號進行尋址，使用28個數(shù)據(jù)位來表示邏輯扇區(qū)的地址。下面給出物理尋址方式與邏輯尋址方式的對應關系，設NS為每磁道扇區(qū)數(shù)，NH為磁頭數(shù)，C、H、S分別表示磁盤的柱面、磁頭和扇區(qū)編號，LBA表示邏輯扇區(qū)號，Div為整除計算，mod為求余計算，則：LBA＝NH×NS×C+NS×H+S－1；C＝（LBA div NS）div NH；H＝（LBA div NS）mod NH；S＝（LBA mod NS）+1。了解了FAT32文件系統(tǒng)的結構，就可以獲取相關文件系統(tǒng)參數(shù)（參見圖1），對文件進行管理，包括一下幾個方面：
　　*系統(tǒng)引導扇區(qū)開始的邏輯扇區(qū)號，由主分區(qū)第一扇區(qū)即物理第一扇區(qū)偏移量1C6h處獲得。
　　*計算文件分配表及備份FAT1和FAT2的位置和大?。篎AT1的起始邏輯扇區(qū)號＝保留扇區(qū)的大?。到y(tǒng)引導扇區(qū)開始的邏輯扇區(qū)號；FAT2的邏輯扇區(qū)號＝FAT1的邏輯扇區(qū)號＋每個FAT所占的扇區(qū)數(shù)。
　　*根據(jù)根目錄的起始簇號計算根目錄的位置：根目錄的起始邏輯扇區(qū)號＝FAT2的邏輯扇區(qū)號＋每個FAT所占的扇區(qū)數(shù)＋（根目錄的起始簇號－2）×每簇扇區(qū)數(shù)。這也是根據(jù)簇號計算邏輯扇區(qū)號的公式。