基于TMS320LF2407A支持FAT32文件系統嵌入式軟件的實現

摘   要： 本文介紹了DSP TMS320LF2407A和FAT32文件系統結構，分析了基于TMS320LF2407A支持 FAT32文件系統結構的嵌入式軟件實現。
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點，被廣泛用于數碼相機、媒體播放器和PDA等各種數碼產品中。當前各種流行的嵌入式操作系統雖然功能完備，但在許多具體的應用中，仍需要編寫特定的系統控制軟件。數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的支持。FAT32文件系統被Windows和Linux等當前流行的PC操作系統廣泛支持，這也是許多數碼產品選擇FAT32的原因。本文介紹了FAT32文件系統結構和基于DSP TMS320LF2407A為硬件平臺支持 FAT32文件系統結構的嵌入式軟件實現。

圖1  FAT32文件系統的實現機制

FAT32文件系統結構簡介
單FAT32分區的磁盤或閃爍存儲器(以下沒有特殊情況均指單FAT32分區情況)由主引導區(MBR)、系統引導區、文件分配表FAT1、文件分配表備份FAT2、文件根目錄FDT和文件數據區組成，它們在磁盤上是順序分布的，如圖1所示。
主引導區從物理第一扇區開始，記錄了第一磁盤分區的入口和剩余磁盤分區的入口信息、第一分區的文件系統格式、起始扇區號和大小。接下來就是FAT32文件系統的引導區，存放著BPB參數和系統引導程序，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的磁盤空間，其位置和大小由系統引導區中的參數計算可得。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的簇號值，結束用0FFFFFFF標記表示不再有后續的表項，用00000000表示該簇沒有被使用，FAT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，根目錄FDT、普通文件目錄和文件具體內容由FAT表統一管理，與FAT16文件系統為根目錄劃出專用的磁盤空間不同，這也是FAT32與FAT16的最大區別之一。在系統引導區第一扇區偏移量為2Ch處存放著根目錄的入口簇號，根據FAT32系統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(Sector)三個參數組織起來的，每一組H/C/S參數唯一確定存儲載體中的一個扇區，通常一個扇區擁有512個字節的數據空間。邏輯尋址方式下，按照連續的邏輯扇區編號進行尋址，使用28個數據位來表示邏輯扇區的地址。下面給出物理尋址方式與邏輯尋址方式的對應關系，設NS為每磁道扇區數，NH為磁頭數，C、H、S分別表示磁盤的柱面、磁頭和扇區編號，LBA表示邏輯扇區號，Div為整除計算，mod為求余計算，則：LBA＝NH