车载MP3中Flash文件系统的设计与应用

引言

目前车载播放器基本上采用的是CD播放器、MD播放器以及磁带播放器等。由于这类播放器内部具有一些机械式传动部件,再加上装在汽车这个特定的环境中,经常会由于机械传动或者光头、磁头受震动发生跳音或绞带现象,从而影响音质。

Flash存储器由于具有存储容量大、掉电数据不丢失、何种小以及可多次擦写等许多优点,正逐步取代其它半导体存储器件而广泛应用于移动电话、PDA以及数码相机等移动电子产品中。其作为存储数据和应用程序的存储体,可以将大量数据方便、快捷地移动和交换。

基于上述两点设计了一个车载MP3系统。该系统采用Flash作为外存储器,并且由全固态器件组成,播放时不会出现跳音或绞带现象,音质也很好。由于Flash存储器在应用过程中可能会出现坏损单元,影响车载MP3播放器的性能,因此本文针对Flash存储器自身的物理特性,设计了一个文件系统,对Flash存储器中的数据内容进行基于文件名或者文件号的存储管理以及应用透明的坏损管理。该系统优化了存储速度和存储空间,提高了车载MP3播放系统的可靠性。

1 Flash存储器特点

Flash内部分为多个存储单元块（block）,每个存储单元块又由多个页（page）组成。存储单元块是可擦除的最小单位,页是写入数据的最小单位。

Flash存储器读取数据与一般的存储器类似,可以实现随机读取,读出的速度也很快。而Flash存储器的写操作则和一般的存储器有所不同,Flash的写操作必须先按存储块擦除（写入0xff到要擦除的存储单元块中）,再按页顺序写入。由于Flash存储器擦除耗时较长,所以Flash存储器写入的时间主要在于Flash存储器内部的擦除操作等。

Flash存储器第一块一定是有效块,而其它块可能会在使用前就是坏块或者在使用过程中变成坏块（invalid block）。Flash存储器对内部坏块的判定是,根据其每一个单元存储块中的第3区中的第6 Cloumn内容是否为0xff来定。虽然Flash存储器内容会有坏块,但是由于每一块的内部结构都是相互独立的,所以只要对其状态加以识别,坏块并不影响系统对有效块的操作。

2 Flash文件系统设计

本文在Flash存储的基础上设计了一个Flash存储管理系统来对Flash进行物理管理。而在Flash存储管理系统基础上又建立了一个FAT文件系统来对文件操作进行管理,由Flash存储管理系统和FAT文件系统共同组成了Flash文件系统。该文件系统完全支持文件名管理、自动坏损管理等通用文件系统所具有的功能;同时,针对车载MP3播放器系统特殊的应用环境,设计改进了该文件系统的可靠性,即使在恶劣的条件下也不会影响音质。Flash文件系统的具体结构如图1所示。