基于CF卡的特定FAT文件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　在Nios II上還有另外一個(gè)非常重要的概念，即Avalon數(shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)。Avalon總線是為SOPC環(huán)境而設(shè)計(jì)的，是一種相對(duì)簡單的總線結(jié)構(gòu)，主要用于連接片內(nèi)處理器與外設(shè)，以構(gòu)成SOPC系統(tǒng)，互連邏輯由PLD內(nèi)部的邏輯單元構(gòu)成。總線描述了主從設(shè)備間的端口連接關(guān)系以及設(shè)備間通信的時(shí)序關(guān)系。總線擁有多種傳輸模式，以適應(yīng)不同外設(shè)的要求，其基本的傳輸模式是在一個(gè)主外設(shè)和一個(gè)從外設(shè)之間進(jìn)行單字節(jié)、半字或字（8、16或32位）的傳輸?？偩€設(shè)有特定的端口長度對(duì)齊功能，使得不同數(shù)據(jù)端口長度的主從端之間進(jìn)行傳輸不存在任何問題，更加方便了開發(fā)者的使用。此外，利用DMA控制器組件，使得DMA技術(shù)可以非常方便地應(yīng)用于Nios系統(tǒng)。在DMA模式下傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量越大，則傳輸發(fā)起所耗費(fèi)的運(yùn)算量則相對(duì)越小，傳輸效率也越高。

4、特定FAT32文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)

　　為了使用和管理上的方便，將數(shù)據(jù)信息以文件的形式存放在存儲(chǔ)介質(zhì)上，加上特有的邏輯組織關(guān)系，就構(gòu)成了文件系統(tǒng)。在PC電腦+Windows操作系統(tǒng)的模式下，最為普遍的就是FAT文件系統(tǒng)。隨著數(shù)據(jù)量的不斷加大，FAT文件系統(tǒng)也由最初的FAT12發(fā)展到了FAT32，最大可以支持4GB的單個(gè)文件，理論上最大可以支持2TB的分區(qū)。

　　FAT32文件系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)如圖3所示。由于在FAT32文件系統(tǒng)中，文件存放采用鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，鏈表存儲(chǔ)在FAT表中，因此實(shí)現(xiàn)了文件實(shí)際數(shù)據(jù)的不連續(xù)存放（最小存儲(chǔ)單位內(nèi)是連續(xù)的）。雖然這種鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)使得文件在管理操作上實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)反復(fù)靈活分配存儲(chǔ)空間的目的，但是由于過多的尋址也同時(shí)降低了系統(tǒng)對(duì)于文件讀寫的性能。在很多實(shí)際的測試系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存

　　儲(chǔ)性能目標(biāo)更為重要，因此完全可以將FAT32系統(tǒng)簡化，使得具體的文件數(shù)據(jù)在用戶數(shù)據(jù)區(qū)中連續(xù)存放，而系統(tǒng)在操作文件的時(shí)候，只需要獲取文件的第一個(gè)數(shù)據(jù)地址（簇號(hào)）以及文件的大小，即可進(jìn)行連續(xù)地址讀寫操作，省去了不斷查找簇鏈的運(yùn)算開銷。并且，由于實(shí)際數(shù)據(jù)在物理地址上連續(xù)存放，更使得DMA可以發(fā)揮其特有的優(yōu)勢，一次性的傳輸數(shù)據(jù)量可以大大提高，讀寫操作得以更加高效的執(zhí)行。

　　在具體的操作上，主要問題在于如何定位文件的第一個(gè)數(shù)據(jù)簇號(hào)以及如何獲取文件的大小。作者在Altera公司提供的Nios II IDE編程環(huán)境中，采用C語言成功編寫相關(guān)程序。程序運(yùn)行流程如圖4所示。

5、總結(jié)

　　本文給出了一種可以實(shí)際應(yīng)用的基于CF卡的特定簡化版FAT32文件系統(tǒng)，以及該文件系統(tǒng)所應(yīng)用的硬件平臺(tái)。系統(tǒng)存儲(chǔ)介質(zhì)不僅僅擁有長期保存、便于攜帶的特點(diǎn)，而且通過簡化文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)操作的速率和效率，并且該文件系統(tǒng)完全可以直接被Windows操作系統(tǒng)所識(shí)別，方便數(shù)據(jù)的后續(xù)操作處理。