基于AVR单片机的嵌入式文件系统设计,实现Flash存储器的损耗均衡。该设计采用单级目录结构,利用链接页管理Flash存储器,实现数据存储和存储器使用的损耗均衡,并提供了文件系统的对外接口函数和底层驱动程序的设计。
知识点:
1. 嵌入式文件系统设计:本文基于AVR单片机扩展Flash存储器和以太网控制器设计了一款嵌入式文件系统,实现数据存储和存储器使用的损耗均衡,为延长Flash存储器的使用寿命提供研究方法。
2. 文件系统总体设计:文件系统的管理是通过把它所管理的信息组织成文件形式来实现的。文件是具有名称的相关信息元素的序列。从用户角度看,文件系统主要实现了按名存储;从系统管理的角度看,它主要实现了文件存储器的空间组织及分配、文件信息的存储以及文件的保护及检索。
3. 文件系统存储结构:根据Flash芯片的特性,为了最快捷地实现文件数据的读取,本文件系统采用单级目录结构,利用链接页的方法管理Flash的存储空间。
4. 文件系统信息表(FAT):文件系统信息表用于存放文件系统的信息和属性。数据结构包含FAT的有效性标志、文件总数、第一个文件控制块的扇区号及其在存储器中的地址,以及当前FAT在存储器中的地址。
5. 文件控制块(FCB):文件控制块是存放在Flash中的,表示文件的静态信息。数据结构包含文件名、文件首簇所在的扇区号、文件长度、文件属性、文件创建时间、下一个FCB的Flash地址以及文件控制块有效标志。
6. 文件句柄(File_Handle):文件句柄是存放在内存中的,表示文件的动态信息。当用户打开或创建文件时,会在内存中申请一个文件句柄。数据结构包含文件句柄标示号、文件句柄状态、文件名、文件首簇号、首簇所在的扇区号、当前簇号、文件指针、文件长度以及文件的FCB地址。
7. 文件系统体系结构:文件系统对外接口函数为应用层提供统一的抽象接口和数据结构,应用程序通过文件系统对外接口函数来实现文件操作和设备管理功能,隐藏了文件系统底层驱动和设备驱动的实现细节。
8. 文件系统实现及设备驱动:文件系统设计的目的在于实现对数据的有效管理以及对存储器空间的平均使用,文件系统的设计包括文件系统对外接口函数和底层驱动程序的设计。
9. 文件系统对外接口函数:文件系统提供的对外接口函数如表1所列。应用程序通过调用这些接口函数即可实现对文件的管理和操作。
10. 文件系统底层驱动程序:文件底层驱动为文件系统的对外接口函数服务,包括文件系统信息表的读写、文件控制块的读写、文件句柄的读写以及各类簇的相关操作等。
11. 净簇的申请函数:该函数直接影响到对存储器存储区域的使用分配,该函数的流程体现了对存储器存储区域的使用次数的平均分配。