車載MP3中Flash文件系統的設計與應用

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。由于這類播放器內部具有一些機械式傳動部件,再加上裝在汽車這個特定的環境中,經常會由于機械傳動或者光頭、磁頭受震動發生跳音或絞帶現象,從而影響音質。

Flash存儲器由于具有存儲容量大、掉電數據不丟失、何種小以及可多次擦寫等許多優點,正逐步取代其它半導體存儲器件而廣泛應用于移動電話、PDA以及數碼相機等移動電子產品中。其作為存儲數據和應用程序的存儲體,可以將大量數據方便、快捷地移動和交換。

基于上述兩點設計了一個車載MP3系統。該系統采用Flash作為外存儲器,并且由全固態器件組成,播放時不會出現跳音或絞帶現象,音質也很好。由于Flash存儲器在應用過程中可能會出現壞損單元,影響車載MP3播放器的性能,因此本文針對Flash存儲器自身的物理特性,設計了一個文件系統,對Flash存儲器中的數據內容進行基于文件名或者文件號的存儲管理以及應用透明的壞損管理。該系統優化了存儲速度和存儲空間,提高了車載MP3播放系統的可靠性。

1 Flash存儲器特點

Flash內部分為多個存儲單元塊（block）,每個存儲單元塊又由多個頁（page）組成。存儲單元塊是可擦除的最小單位,頁是寫入數據的最小單位。

Flash存儲器讀取數據與一般的存儲器類似,可以實現隨機讀取,讀出的速度也很快。而Flash存儲器的寫操作則和一般的存儲器有所不同,Flash的寫操作必須先按存儲塊擦除（寫入0xff到要擦除的存儲單元塊中）,再按頁順序寫入。由于Flash存儲器擦除耗時較長,所以Flash存儲器寫入的時間主要在于Flash存儲器內部的擦除操作等。

Flash存儲器第一塊一定是有效塊,而其它塊可能會在使用前就是壞塊或者在使用過程中變成壞塊（invalid block）。Flash存儲器對內部壞塊的判定是,根據其每一個單元存儲塊中的第3區中的第6 Cloumn內容是否為0xff來定。雖然Flash存儲器內容會有壞塊,但是由于每一塊的內部結構都是相互獨立的,所以只要對其狀態加以識別,壞塊并不影響系統對有效塊的操作。

2 Flash文件系統設計

本文在Flash存儲的基礎上設計了一個Flash存儲管理系統來對Flash進行物理管理。而在Flash存儲管理系統基礎上又建立了一個FAT文件系統來對文件操作進行管理,由Flash存儲管理系統和FAT文件系統共同組成了Flash文件系統。該文件系統完全支持文件名管理、自動壞損管理等通用文件系統所具有的功能;同時,針對車載MP3播放器系統特殊的應用環境,設計改進了該文件系統的可靠性,即使在惡劣的條件下也不會影響音質。Flash文件系統的具體結構如圖1所示。