基于ARM系統(tǒng)硬盤接口的使用和文件管理

對硬盤內(nèi)部數(shù)據(jù)的操作需要了解它的物理存儲(chǔ)方式。磁頭、柱面和扇區(qū)是硬盤的基本結(jié)構(gòu), 而扇區(qū)是對硬盤讀寫的最小單位。硬盤內(nèi)部的尋址方式有兩種, 一種是物理尋址的CHS 方式, 另一種是邏輯尋址的LBA 方式。物理尋址CHS 方式是通過柱面、磁頭和扇區(qū)號(hào)來確定唯一的存儲(chǔ)單位, 較為繁瑣。而邏輯尋址方式是采用線性映射方法, 從物理結(jié)構(gòu)到邏輯塊編號(hào)的映射關(guān)系如下:

　　LBA = (柱面編號(hào)×磁頭數(shù)+ 磁頭號(hào)) ×扇區(qū)數(shù)+ 扇區(qū)編號(hào)- 1

　　采用這種方法, 主機(jī)不用知道硬盤的物理結(jié)構(gòu), 就能直接對目標(biāo)扇區(qū)進(jìn)行尋址。

　　根據(jù)前面的闡述, 編制I/O 控制層的控制程序, 可對IDE 控制寄器進(jìn)行查詢、設(shè)置和邏輯尋址,實(shí)現(xiàn)對指定扇區(qū)的讀寫。圖2 是讀一個(gè)扇區(qū)數(shù)據(jù)的流程圖, 寫扇區(qū)的方法和它類似, 區(qū)別只是在于傳送指令和數(shù)據(jù)流動(dòng)方向不同。此外, 在檢測狀態(tài)寄存器的時(shí)候, 最好加上超時(shí)判斷, 防止程序陷入死循環(huán)。

　　3　邏輯映射層控制標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)現(xiàn)

　　3.1　關(guān)于FAT 標(biāo)準(zhǔn)

　　由于希望ARM 系統(tǒng)對硬盤的讀寫操作能與主流操作系統(tǒng)共享, 該部分軟件是根據(jù)與W indow s 相兼容的FA T 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編制。用戶也可以根據(jù)實(shí)際情況, 把該設(shè)計(jì)思路推廣到如L inux 下的EX2 等其它工作平臺(tái)。

　　FA T 標(biāo)準(zhǔn)對硬盤邏輯結(jié)構(gòu)作了劃分, 主要有分區(qū)表、BPB 表、FA T 表、數(shù)據(jù)區(qū)等幾部分。在硬盤格式化和分區(qū)后, 會(huì)在0 柱面0 磁頭1 扇區(qū)建立分區(qū)表, 此表記載了硬盤在各分區(qū)起始和結(jié)束所使用的磁頭、柱面、扇區(qū)號(hào)。對于每個(gè)分區(qū), 邏輯0 扇區(qū)存放了一個(gè)BPB 表, 該表儲(chǔ)存了整個(gè)文件系統(tǒng)關(guān)鍵的數(shù)據(jù), 包括文件系統(tǒng)的類型, 每個(gè)扇區(qū)的字節(jié)數(shù)(Byte2PerSec ) , 每簇的扇區(qū)數(shù)(SecPerClu s) , 保留扇區(qū)數(shù)(R svdSecCn t) , FA T 表數(shù)目(N umFA T s) , 根目錄起始簇(Roo tClu s) , 以及盤符和卷標(biāo)等。其中簇(Clu STer) 是文件系統(tǒng)在效率原則下管理的最小單位, FA T 32 標(biāo)準(zhǔn)意味著每簇有8 扇區(qū), 簇內(nèi)存貯單元采用32 位二進(jìn)制數(shù)。文件系統(tǒng)類型還可以使用FA T 12 和FA T 16 標(biāo)準(zhǔn), 表示簇內(nèi)存貯單元分別采用12 位和16 位二進(jìn)制數(shù)。在格式化硬盤時(shí), 依據(jù)硬盤簇的數(shù)目判斷選用哪種文件系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn), 若簇?cái)?shù)小于4085 則是FA T 12, 若在4085 和65525 之間則是FA T 16, 大于65525 則是FA T 32。由于本文所述的系統(tǒng)使用大容量硬盤, 因而采用FA T 32 文件系統(tǒng)。

　　在原理上, FA T 32 和其它兩種方式是相同的, 完全可以移植過去。保留扇區(qū)是為BPB 表以后擴(kuò)展保留一段區(qū)間, 暫且未被使用。