基于ARM系統硬盤接口的使用和文件管理

對硬盤內部數據的操作需要了解它的物理存儲方式。磁頭、柱面和扇區是硬盤的基本結構, 而扇區是對硬盤讀寫的最小單位。硬盤內部的尋址方式有兩種, 一種是物理尋址的CHS 方式, 另一種是邏輯尋址的LBA 方式。物理尋址CHS 方式是通過柱面、磁頭和扇區號來確定唯一的存儲單位, 較為繁瑣。而邏輯尋址方式是采用線性映射方法, 從物理結構到邏輯塊編號的映射關系如下:

　　LBA = (柱面編號×磁頭數+ 磁頭號) ×扇區數+ 扇區編號- 1

　　采用這種方法, 主機不用知道硬盤的物理結構, 就能直接對目標扇區進行尋址。

　　根據前面的闡述, 編制I/O 控制層的控制程序, 可對IDE 控制寄器進行查詢、設置和邏輯尋址,實現對指定扇區的讀寫。圖2 是讀一個扇區數據的流程圖, 寫扇區的方法和它類似, 區別只是在于傳送指令和數據流動方向不同。此外, 在檢測狀態寄存器的時候, 最好加上超時判斷, 防止程序陷入死循環。

　　3　邏輯映射層控制標準及實現

　　3.1　關于FAT 標準

　　由于希望ARM 系統對硬盤的讀寫操作能與主流操作系統共享, 該部分軟件是根據與W indow s 相兼容的FA T 標準進行編制。用戶也可以根據實際情況, 把該設計思路推廣到如L inux 下的EX2 等其它工作平臺。

　　FA T 標準對硬盤邏輯結構作了劃分, 主要有分區表、BPB 表、FA T 表、數據區等幾部分。在硬盤格式化和分區后, 會在0 柱面0 磁頭1 扇區建立分區表, 此表記載了硬盤在各分區起始和結束所使用的磁頭、柱面、扇區號。對于每個分區, 邏輯0 扇區存放了一個BPB 表, 該表儲存了整個文件系統關鍵的數據, 包括文件系統的類型, 每個扇區的字節數(Byte2PerSec ) , 每簇的扇區數(SecPerClu s) , 保留扇區數(R svdSecCn t) , FA T 表數目(N umFA T s) , 根目錄起始簇(Roo tClu s) , 以及盤符和卷標等。其中簇(Clu STer) 是文件系統在效率原則下管理的最小單位, FA T 32 標準意味著每簇有8 扇區, 簇內存貯單元采用32 位二進制數。文件系統類型還可以使用FA T 12 和FA T 16 標準, 表示簇內存貯單元分別采用12 位和16 位二進制數。在格式化硬盤時, 依據硬盤簇的數目判斷選用哪種文件系統標準, 若簇數小于4085 則是FA T 12, 若在4085 和65525 之間則是FA T 16, 大于65525 則是FA T 32。由于本文所述的系統使用大容量硬盤, 因而采用FA T 32 文件系統。

　　在原理上, FA T 32 和其它兩種方式是相同的, 完全可以移植過去。保留扇區是為BPB 表以后擴展保留一段區間, 暫且未被使用。