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基于VDK的嵌入式文件系统实现
发布时间:2017-09-21 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]摘要 针对实验室开发的基于Nand Flash的高速、大容量存储系统，阐述了利用BF537及其集成开发环境Visual DSP++的内核VDK，实现嵌入式文件系统的具体方案。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，以此实现文件系统的地址传输。
关键词 VDK；BF537；嵌入式文件系统；Nand Fla空心电感sh
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系电感生产列中的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一体成型电感器理，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VDK工程，并利用网络芯片对537进行扩展，就能便捷地实现嵌入式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，这种方式称为共模电感“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，如果需要基于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 基于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。
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。
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。
文件索引采用类似日志记录的方式，每个文件索引作为文件目录表的一个节点。文件系统进行文件操作时，可以根据具体操作要求，实时搜索、增删和标记索引节点，文件索引格式如表2所示。
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