基于CC/CCS的Flash文件系统设计

    关键词：DSP CC/CCS Flash 文件系统

1 概述

在开发DSP的应用程序过程中，经常需要处理一些数据文件。这些数据文件可以是实际采集到的数据集合，也可以是用模拟仿真软件产生的数据集合，一般是以文件的形式存放在主机磁盘上的。一般的开发环境（如TI的CCS和CC）都提供了ANSI C标准操作文件格式，如打开一个文件fopen("盘符：\路径\文件名"，“打开模式”)。嵌入式系统一般都外挂Flash。我们希望能够和读写主机磁盘文件一样操作Flash读写时序等问题，使应用编程人员可以把精力用在解决实际应用问题上，从而提供一个良好的编程接口。同时，在需要键盘、串口等设备的系统中，也希望提供一个简易的API接口，如从键盘得到一个键，只需作如下操作，在执行fopen("keyboard","读")后，就可以用fread函数读入一个字符。

结合TI公司提供的DSP开发环境CC/CCS（CC针对3X系列，CCS针对5X和6X系列）和实际开发经验，提供上述问题的解决方案，并成功应用到我们的产品中。

2 CC/CCS文件操作机制

TI公司为其TMS320C3X系列DSP提供了一个开发环境Code Composer,配套的C语言编译器提供了文件的标准操作。在调试(debug)环境下，对主机(host)硬盘文件的操作是通过标准的ANSI文件操作格式与主机的通信来完成的。ANSI C I/O操作分为三个等级—high level、low level和Device level。在High level中，标准接口是Fopen和Fwrite等函数；而Low level中是Open和Write等函数。这三个等级功能用三个表来实现—文件表、流表（实质就是内存缓冲区索引）和设备表。文件的打开和关闭等基本属性在文件表中反应。当打开一个文件时，文件表中便相应增加一个描述该文件的信息单元；同样，关闭一个文件时，该文件的信息单元从文件表中被删除。流表提供了对文件的缓冲操作处理，缓冲区位置和大小等均在流表中记录。一个文件对应一个流，即缓冲区。对文件的读写就是对缓冲区的读写。当缓冲区填满时，再一次性写入Flash等设备中，避免了对Flash的频繁操作，延长了Flash的使用寿命。设备包括Flash、硬盘、键盘等在设备表中体现。多个流可以对应一个设备，例如在Flash中可以打开多个文件，但是一个设备不能对应多个流。流操作和设备操作是紧密联系在一起的。当打开一个文件时，同时给出了该文件在什么设备上操作，再分配一个流。以后对该文件的操作通过流对应的具体设备的驱动函数来完成。主机的target任何外设都可被加入进去成为设备表的成员之一。

Code Composer对HOST磁盘文件的操作最终是通过与HOST集成开发环境通信的方式来进行。TI提供的RTS.LIB提供两个函数与主机通信，writemsg()函数发送数据和参数到主机。Readmsg()函数从主机读取数据到目标机。Code Composer再与主机进行交互，利用主机文件系统的支持，屏蔽了具体的物理地址读写问题。在调试阶段，当要在主机上建立文件、读取文件和存储数据时，只需用标准的ANSI C函数操作就可以，从而极大方便了编程调试。

3 Flash文件系统的实现

嵌入式文件系统一般有集中管理文件系统，存储空间的使用信息集中存在存储器的某个地方，如DOS的FAT，Unix的inode表。线性文件系统，又称为连续文件系统，每个文件相关的所有信息都连续存放在存储器中。与集中式文件系统相比，实现更简单，读写更快，特别是将文件的关键系统分布存放。日志文件系统顺序写入文件系统的修改，如同日志记录一样，可加速文件写入和崩溃修复。采用Log唯一结构，Log包含索引信息、名称和数据。嵌入式系统不可能带硬盘，一般都是基于Flash存储器的。

3．1 Flash特点及其相应处理

Flash的读操作与普通RAM时序一样，但是写和擦除操作则具有自身的特点。同一地址不能同时写入两次，必须进行费时的擦除操作。执行擦除的方式有三种：一是片擦除，即一次性全部擦除所有内容（这个相当于格式化功能，在第一次使用时可以执行这种操作）；二是块擦除；三是扇区擦除。以SST39VF400A为例，块Block的大小是32KB，扇区的大小是2KB，块擦除一次擦除一个块内容；扇区类似。如果一个文件内容被改动，且改动的内容不足一个扇区的话，则更新文件时必须重写这个扇区的所有内容；在重写前必须擦除该扇区的所有内容。因此基于Flash的文件系统不能完全套用已有的文件系统，但可以在其基础上进行改动。Flash能够擦除的范围越小，对文件的改动就越小，所执行的I/O操作就越小，从而减少I/O时间，提供文件系统的实时性能。我们使用的SST39VF400A的