摘要：基于flash存儲器的特點，詳細介紹適合地車載mp3的flash文件系統(tǒng)（包括flash存儲管理系統(tǒng)和fat文件系統(tǒng)）的具體設(shè)計。利用flash文件系統(tǒng)實現(xiàn)對flash存儲器的較好的操作管理功能。

    關(guān)鍵詞：車載mp3 flash存儲管理系統(tǒng) fat 文件系統(tǒng)

    引言

    目前車載播放器基本上采用的是cd播放器、md播放器以及磁帶播放器等。由于這類播放器內(nèi)部具有一些機械式傳動部件，再加上裝在汽車這個特定的環(huán)境中，經(jīng)常會由于機械傳動或者光頭、磁頭受震動發(fā)生跳音或絞帶現(xiàn)象，從而影響音質(zhì)。

    flash存儲器由于具有存儲容量大、掉電數(shù)據(jù)不丟失、何種小以及可多次擦寫等許多優(yōu)點，正逐步取代其它半導(dǎo)體存儲器件而廣泛應(yīng)用于移動電話、pda以及數(shù)碼相機等移動電子產(chǎn)品中。其作為存儲數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序的存儲體，可以將大量數(shù)據(jù)方便、快捷地移動和交換。

    基于上述兩點設(shè)計了一個車載mp3系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用flash作為外存儲器，并且由全固態(tài)器件組成，播放時不會出現(xiàn)跳音或絞帶現(xiàn)象，音質(zhì)也很好。由于flash存儲器在應(yīng)用過程中可能會出現(xiàn)壞損單元，影響車載mp3播放器的性能，因此本文針對flash存儲器自身的物理特性，設(shè)計了一個文件系統(tǒng)，對flash存儲器中的數(shù)據(jù)內(nèi)容進行基于文件名或者文件號的存儲管理以及應(yīng)用透明的壞損管理。該系統(tǒng)優(yōu)化了存儲速度和存儲空間，提高了車載mp3播放系統(tǒng)的可靠性。

    1 flash存儲器特點

    flash內(nèi)部分為多個存儲單元塊（block），每個存儲單元塊又由多個頁（page）組成。存儲單元塊是可擦除的最小單位，頁是寫入數(shù)據(jù)的最小單位。

    flash存儲器讀取數(shù)據(jù)與一般的存儲器類似，可以實現(xiàn)隨機讀取，讀出的速度也很快。而flash存儲器的寫操作則和一般的存儲器有所不同，flash的寫操作必須先按存儲塊擦除（寫入0xff到要擦除的存儲單元塊中），再按頁順序?qū)懭�。由于flash存儲器擦除耗時較長，所以flash存儲器寫入的時間主要在于flash存儲器內(nèi)部的擦除操作等。

    flash存儲器第一塊一定是有效塊，而其它塊可能會在使用前就是壞塊或者在使用過程中變成壞塊（invalid block）。flash存儲器對內(nèi)部壞塊的判定是，根據(jù)其每一個單元存儲塊中的第3區(qū)中的第6 cloumn內(nèi)容是否為0xff來定。雖然flash存儲器內(nèi)容會有壞塊，但是由于每一塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)都是相互獨立的，所以只要對其狀態(tài)加以識別，壞塊并不影響系統(tǒng)對有效塊的操作。

    2 flash文件系統(tǒng)設(shè)計

    本文在flash存儲的基礎(chǔ)上設(shè)計了一個flash存儲管理系統(tǒng)來對flash進行物理管理。而在flash存儲管理系統(tǒng)基礎(chǔ)上又建立了一個fat文件系統(tǒng)來對文件操作進行管理，由flash存儲管理系統(tǒng)和fat文件系統(tǒng)共同組成了flash文件系統(tǒng)。該文件系統(tǒng)完全支持文件名管理、自動壞損管理等通用文件系統(tǒng)所具有的功能；同時，針對車載mp3播放器系統(tǒng)特殊的應(yīng)用環(huán)境，設(shè)計改進了該文件系統(tǒng)的可靠性，即使在惡劣的條件下也不會影響音質(zhì)。flash文件系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

    2.1 flash存儲管理系統(tǒng)

    flash存儲器的操作是以塊為單位的，而fat文件系統(tǒng)則是建立在以扇區(qū)（sector）為單位的磁盤操作基礎(chǔ)上（通常為512字節(jié)/扇區(qū)）。因此，本文設(shè)計了一個特殊的flash存儲管理系統(tǒng)，來解決以塊為單位的flash物理特性和以扇區(qū)為單位的文件系統(tǒng)接口之間的矛盾，以使得flash的物理地址和fat操作的邏輯地址之間能夠?qū)?yīng)。同時，由于flash的其它特點，flash存儲管理系統(tǒng)還實現(xiàn)了各塊之間的擦寫次數(shù)均衡和壞塊管理等工作。

    （1）物理地址到邏輯地址的映射

    為了在flash物理地址和fat操作的邏輯地址之間建立一個好的映射關(guān)系，對flash的存儲空間在邏輯上進行了重新定義。結(jié)合flash特點，將每個存儲單元塊內(nèi)部分成若干物理扇區(qū)，每個物理扇區(qū)由512字節(jié)+16字節(jié)=528字節(jié)組成。其中main area的512字節(jié)為有效數(shù)據(jù)空間，而spare area的16字節(jié)用于存放其它信息。

    由上述定義便可以確定flash物理扇區(qū)和絕對地址之間的對應(yīng)關(guān)系：

    絕對地址=flash基地址+物理扇區(qū)號×528

    在建立了物理地址和邏輯地址之間的映射關(guān)系之后，但可以很好地將車載系統(tǒng)對音頻文件的操作轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)直接flash的編程或者擦除操作。例如，在該系統(tǒng)中要進行readfile()操