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基于VDK的嵌入式文件系统实现

作者:时间:2012-02-24来源:网络收藏

摘要 针对实验室开发的Nand Flash的高速、大容量存储,阐述了利用BF537及其集成开发环境Visual DSP++的内核的具体方案。同时简要介绍了通过虚拟地址映射和坏块标记的方法,来管理Nand Flash芯片中的坏块,以此的地址传输。
关键词 ;BF537;系统;Nand Flash

Blackfin(BF)系列DSP是ADI公司和Intel公司共同开发的DSP,采用了一种新型结构MSA。BF系列中的BF537具有较块的运算速度和丰富的接口资源,长于控制和视频图像处理,且其带有符合IEEE 802.3规范的以太网控制器,如果在BF537中移植带有LwIP协议栈的工程,并利用网络芯片对537进行扩展,就能便捷地系统与因特网的通信。
由于低功耗、数据非易失、存储速度快、存储密度大等优点,Nand Flash在闪存行列中脱颖而出,常被用作大容量数据的存储媒质。随着存储系统容量和存取速度的不断提升,构建嵌入式文件系统来实现存储系统中数据的管理。

1 VDK与嵌入式文件系统
1.1 VDK简介
VDK(Visual DSP Kernel)是ADI公司针对Blackfin系列DSP处理器特别开发的“小而健壮”的轻量级内核,特别适合编写需要精确控制的代码,是一个提供了丰富的API函数库,同时支持轻量级IP协议栈(LwIP)的RTOS。
VDK功能全面,具有线程、信号量、事件与事件位、消息、关键域与禁止调度域等特征。内核通过协同多任务和时间片轮转的方式来管理和协调线程,这种方式称为“调度”。VDK运用程序可分为两部分:线程域和中断域。线程域中的调度称为“软件调度”,由内核完成;中断域中的调度称为“硬件调度”,由中断控制器完成。后者的优先级高于前者,而设备驱动是两者沟通的桥梁。
然而VDK只是一个“裸核”,不提供文件系统的支持,如果需要VDK实现文件系统,用户必须自己编写各种接口函数的代码。
1.2 Nand Flash的嵌入式文件系统简介
Flash文件系统主要有开源的和商业的两类。开源的Flash文件系统,有JFFS、JFFS2、YAFS等。JFFS采用高效的日志文件系统,具有掉电安全、脏块回收、磨损均衡等特性,主要用于嵌入式Linux。Red Hat公司后来在JFFS基础上进行升级,发展出JSSF2。JSSF2采用哈希表的日志节点结构,加快了节点的操作速度。YAFFS也是基于日志结构的文件系统,相比JFFS,YAFFS减少了一些功能,但降低了内存占用率,提高了访问速度。
商业Flash文件系统主要有TrueFFS和TransactionFFS。前者用于仿真硬盘驱动,利用冗余数据结构保证可靠的数据操作,并能均匀使用Flash。后者使用事务记录方案,运用程序可通过FAL访问文件系统。

2 嵌入式系统的硬件平台
基于BF537的嵌入式系统硬件平台的框图如图1所示。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/149570.htm

a.jpg


LAN8187用于对BF537的以太网控制器进行扩展,使其能够通过以太网络与上位机进行通信。
BF537外挂了两片Nor Flash芯片作为其异步外存。程序Nor Flash用于存储运行程序代码,数据Flash主要用于存储文件系统运行所需的数据,例如文件目录表、地址映射表等。XC4VFX100用于处理数据流的速度、解析和转发BF537的命令,配合BF537对存储阵列进行管理。

3 嵌入式文件系统设计
3.1 文件目录表
考虑到存储系统的存储速度较快,且文件数目较少的特点,文件目录表采用线性表的方式。格式如表1所示,其中的“更新次数”用于记录存放文件目录表数据Nor Flash的编程次数。

b.jpg


文件系统采用Nor Flash中的一个64 kB的数据块实时记录文件目录表。出于磨损均衡的考虑,如果数据块的编程次数超过规定的阈值,文件系统将自动跳到Nor Flash的下一个64 kB的数据块记录文件目录表。

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