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回经验交流
基于单片机和NANDFLASH芯片的嵌入式文件系统
邹锦坤陈星徐承深
(大连理工大学机械学院)
摘要:介绍了一个基于单片机(SST89E564RD)和三星NANDFLASH芯H(K9F1G08UOM)的嵌入式文件系统。
系统设计了NAND FLASH存储块管理层,能够对所有存储块进行动态管理,从而实现对牲个文件系统所仃区域
的保护。系统兼容FATl6文件系统,提供统一的API接口函数,具有良好的稳定性和可维护性。
关键词:嵌入式系统i文件系统;单片机;FLASH
1引言
14前,市场上嵌入式设各的文件系统基本上都是
为菜种应用特别设计的专用文件系统,它们与通用
PC上的操作系统并不兼容。而通用计算机上虽有很
多成熟的文件系统,如DOS下的FAT文件系统、
的巨大存储容量和低成本更加有利于嵌入式文件系
统的实现,已经成为嵌入式设备存储介质的主流。
本项目在FATl6文件系统的基础上作了改进咀
适应嵌入式设备的使用要求.日,在文件系统的设计中
充分考虑提高系统的可靠性、Flash存储器的磨损均
Windows
NT
F的NTFS及UNIX文件系统等,但它
衡性、坏块的管理和文件系统的效率等问题。
们并不适合直接用到工作环境恶劣的嵌入式设备上。
市场上并没有种成熟稳定,既能兼容通用PC操作
系统又能适应嵌入式设备工作环境的文件系统。
本NAND FLASH嵌入式文件系统特点如下:
(1)使用大容量的NANDFLASH芯片作为存储
介质,型号是三星的K9FIG08UOM,容量为128M字
在一个手持式嵌入式设备的开发项目中,有这样
节。芯片内部结构:芯片2048块,每块64页,
页
个难题,该设备文件系统要求:
中存储大量采集到的信息,最大存储量大于lOOM字
节。
入PC机中进行数据分析。
恶劣,供电不稳定,容易出现突然断电的情况。基于
大小为2048+64字节,其叶1该64字节为备用空间。
(2)文件存储系统采用改进的FATl6文件系统,
使在嵌入式系统上建立的文件可由PC机读出使用,
而PC机往嵌入式系统传输的文件也可被识别使用。
(3)嵌入式文件系统共分■层:硬件电路层:
I:述考虑,奉文针对移动式数据采集器设计了一个嵌
NAND
FLASH存储块管理层;文件存储管理层。还
入式Flash文件系统。
2总体设计思路分析
传统基于mcs51系列单片机的嵌入式设各一般都
采用EEPROM或NOR FLASH作为其信息的存储器
提供文件系统的API接口甬数,便于开发人员使用。
3硬件电路架构设计
本项目硬件电路架构如图1所示,其主要器件:
星公司的NAND FLASH芯片K9FIG08UOM;
件。它们存在读写速度慢,容量小,价格高等缺点,
且
般都不带有文件存储管理系统。本设计选用
公司USB主控芯片CBMl 180。其中矩形方框部分为
NANDFLASH芯片作为信息的存储介质能够很好的
如优盘大小的存储卡,比普通优盘多r一个对单片机
端的接【_1。当把存储卡连接到该嵌入式设备中时,采
解决这个问题。NANDFLASII的读取和写入速度快,
复用I/0口来传输地址信息和数据信息,较NOR
FLASH节省大量的管脚。另外,NANDFLASH芯片
万方数据
用单片机的Po口直接连接NANDFLASH芯片并行传
输的办法存取数据,不使刖其他专用的USB协议接
口芯片。这时存储卡相当于一个直接挂在8051单片
机总线上的存储器件。而当把存储}连接到PC机上
时,存储卡内的NANDFLASH芯J{通过USB土控芯
片CBMI 180作协议转换后与PC机通讯。这时存储
k相当于一个普通的优盘。使用时,先把1竽储卡放到
该手持嵌入J=I=设备中去记录采集到的数据,采集完成
块数记录在配置表的相应位置wZoneXLogBlkMax(2
宁节)。每个Zone表的最后6个好块作为替换块使
用。Zone表在Flash中的存储地址=wCfgTblAddr+
bZoneTblPageOffset+1。Zone表样本如表2所示。
表1配置表详细定义
后就可直接把存储卡接到PC机上导出数据。
Name
CFG Start Flag
C&Tblxorvalue
Reserved
wCfgTbIAd击
wPhyPagesPerBlock
Description
配置表的表头:0x5A5A5A5A
除这4个Byte外所有数据的XOR值
当前配置表CfgTbl存放的地址
Flash的每个Block的物理Page数
图1硬件电路架构罔
wPhyBlocksPerChip 每片Flash的物理Block数
4
NAND
FLASH存储块管理层
bZmneTblPageO
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