隨著微控制器性能的不斷提高,，嵌入式應用越來越廣泛。但是目前市場上的大型商用嵌入式實時系統(tǒng)，價格昂貴,，而且都針對特定的硬件平臺,。對于中小型系統(tǒng)開發(fā)，購買商用實時系統(tǒng)并不劃算,。

目前我們正著手將嵌入式系統(tǒng)軟件應用于汽車衛(wèi)星導航儀系統(tǒng)的一步開發(fā),。傳統(tǒng)的嵌入式應用并不包括文件系統(tǒng)，而我們要實現(xiàn)的文件系統(tǒng)需要在車輛導航系統(tǒng)中實現(xiàn)地圖數(shù)據(jù)文件的讀寫,。因此它既要支持與MS-DOS兼容的文件系統(tǒng)也要支持其它類型的文件系統(tǒng),。 另一方面，從數(shù)碼相機到MP3播放機,，從掌上電腦到數(shù)碼攝像機,，CF(CompactFlash)卡由于具有體積小、兼容性強,、價格相對低廉等諸多優(yōu)點,，在數(shù)碼設備上的應用越來越廣泛。但若想在CF卡與PC之間傳遞數(shù)據(jù),，通常不得不借助于專門的讀卡器,，這給PC的用戶帶來了不小的麻煩。 CompactFlash卡全稱為“標準閃存卡”,，簡稱“CF卡”,。CF卡的應用空間比較廣，最常見的是在數(shù)碼照相機中用于照片的存儲,。由于CF卡內(nèi)部采用模擬硬盤控制器的設計,，使得CF卡可以比較容易地通過IDE接口實現(xiàn)與電腦的連接，一定程度上可以起到移動存儲的作用,。

一般的嵌入式系統(tǒng)不會提供讀寫CF卡的接口,，所以需要在文件系統(tǒng)中專門設計一個驅(qū)動程序。

1 基本原理

圖1所示的CF卡中,，主機系統(tǒng)的控制器接口允許數(shù)據(jù)從Flash介質(zhì)讀寫,。CF卡的存取方式有三種：Memory方式、I/O方式以及True IDE方式,。我們選擇的是True IDE方式,。需要注意的是，當主機電源一直接通時,，拔插CF卡將會使其從原來的True IDE方式重新配置成PC Card ATA方式,。所以要讓CF卡一直工作在True IDE，需要在電源加電啟動時將OE輸入信號接地,。此方式也支持8位存取,，但我們選擇了16位存取,。一次最多存取的扇區(qū)數(shù)可由命令碼Ech中的第47參數(shù)字決定。

CF卡跟硬盤的結(jié)構(gòu)相同,，如圖2所示,。在引導區(qū)中裝有用于啟動系統(tǒng)的代碼，以及有關文件系統(tǒng)的重要信息,，隨后是記錄所有磁盤空間的表,，再下來就是根目錄，然后是所有其它的東西,。引導扇區(qū)在其末尾處包含有分區(qū)表,。此表包含了用以標示每個分區(qū)開始和結(jié)束的表項，最多可以有四個分區(qū),，每個分區(qū)可包含不同的文件系統(tǒng),。緊隨引導區(qū)之后的是FAT(文件分配表)，用來記錄設備中所有的磁盤空間的信息(此表與UNIX中的I-Node表和空閑表具有相同的功能),。

設計軟件時,，同時考慮了通用性及可擴展性，目的在于使該文件系統(tǒng)無需分別修改便能夠?qū)F卡,、IDE硬盤,、RAM Disk、電子盤,、SD等不同的存儲介質(zhì)進行操作;讀出這些存儲介質(zhì)中的數(shù)據(jù),，并且可以將數(shù)據(jù)輸送到不同存儲設備上。

為了達到這些目的,，我們針對不同CPU的不同處理方法,，對硬件操作程序進行分離，將設備有關的底層程序變成與設備無關的上層操作,。這樣,，當系統(tǒng)新增功能之后，不必更改每個子程序,，只需要在某些接口文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中添加或者更改數(shù)據(jù)項即可;又考慮到用戶對上層操作的透明性,，我們采用面向?qū)ο蟮姆椒ǎ蠈咏Y(jié)構(gòu)中存取操作的Driver結(jié)構(gòu)(含Read,、Write數(shù)據(jù)項)是虛擬的,，在底層才將它具體化為CF卡的讀寫扇區(qū)命令(操作碼為：20h、30h),。

軟件程序的主要流程如圖3所示,。

2 系統(tǒng)設計實現(xiàn)

根據(jù)上述原理，可完成軟件設計,，其基本框架如圖4所示,，分為六個主要部分,。

其中,，CF卡驅(qū)動程序設計的關鍵是CF卡的存取操作函數(shù)所采用的命令碼有些不同,。另外，我們使用驅(qū)動程序?qū)ο髞泶鞢F卡設備驅(qū)動程序,。該驅(qū)動程序?qū)ο髮τ谟脩羰遣糠植煌该鞯?，?shù)據(jù)項包括讀寫函數(shù)的指針，這些函數(shù)由文件系統(tǒng)程序輸出(包括兩部分函數(shù),，用戶可見API函數(shù)調(diào)用和用戶不見驅(qū)動存取函數(shù)),。此對象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)聲明如下：

Typedef Struct CF_XFILE_DRIVER{

BYTE Driver_name; /*介質(zhì)標示;CF卡、IDE硬盤,、Flash卡,、RAMDISK等，刪除驅(qū)動的話,，需要重新記錄DRIVER號*/

…… /*IRP處理函數(shù)*/

}CF_XFILE_DRIVER;

如果有多個CF卡,，需要用另外一個特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Next_Driver來把它們水平連接在一起。然后,，用鏈表來管理這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),，管理方式類似于WDM(Windows Driver Model)。

3 測試分析

經(jīng)過調(diào)試運行,，該文件系統(tǒng)性能良好,。與我們之前已經(jīng)移植過的Nucleus、ΜC/OS- II,、UNIX的操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)相比,，本文介紹的文件系統(tǒng)可移植性更強;除了文中著重介紹的CF卡，經(jīng)過對底層驅(qū)動的簡單修改就可以應用于其它存儲介質(zhì)如RAMdisk,、IDE硬盤,、Flash等(其中IDE硬盤和Flash也已經(jīng)調(diào)試成功)。另外,，本文介紹的文件系統(tǒng)對硬件平臺的配置要求降低,，并且對于文件操作的運行速度并未減慢。