本發(fā)明涉及一種面向DSP的二元組NANDFLASH數(shù)據(jù)文件管理方法。

背景技術(shù)：
DSP是一種專門為實(shí)時(shí)、快速實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理算法而設(shè)計(jì)的、具有特殊結(jié)構(gòu)的微處理器，具有穩(wěn)定、可大規(guī)模集成、可編程等優(yōu)點(diǎn)，在雷達(dá)聲納、醫(yī)用儀器、通信設(shè)備、電子對(duì)抗、武器制導(dǎo)等國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。近年來，以DSP為核心構(gòu)建的嵌入式系統(tǒng)功能日益增強(qiáng)，越來越多的應(yīng)用場(chǎng)合需要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)功能，比如慣導(dǎo)、導(dǎo)引頭、空間飛行器等系統(tǒng)，都需要自主、實(shí)時(shí)、可靠存儲(chǔ)大量的關(guān)鍵信息，并保證即使整個(gè)系統(tǒng)掉電，所采集到的數(shù)據(jù)仍能長時(shí)間保持不丟失?？焖俨翆懘鎯?chǔ)器FLASH(閃存)是目前性能價(jià)格比和可靠性最高的可擦寫、非易失存儲(chǔ)器，成本低、體積小、承受沖擊能力強(qiáng)、存儲(chǔ)容量大，在嵌入式系統(tǒng)中已被廣泛用作外存儲(chǔ)部件?，F(xiàn)在主流閃存分為NOR型和NAND型，NAND型閃存寫入和擦除速度比NOR型快，單元存儲(chǔ)容量大，且成本比NOR型低，因此NAND型閃存在大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)上比NOR型閃存更具有優(yōu)勢(shì)。以DSP為核心的嵌入式系統(tǒng)中，DSP往往需要承擔(dān)繁重的計(jì)算任務(wù)，復(fù)雜的文件管理系統(tǒng)不適合系統(tǒng)使用，因此迫切需要一種簡捷、可靠、實(shí)用且CPU資源消耗少的Nandflash數(shù)據(jù)文件管理方法。文件系統(tǒng)在整個(gè)系統(tǒng)中位于設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和層應(yīng)用程序之間，負(fù)責(zé)管理文件的創(chuàng)立、撤消、讀寫、修改、復(fù)制和存取控制等，并管理存放文件的各種資源，為上層引用程序提供統(tǒng)一的存儲(chǔ)接口，透明具體的實(shí)現(xiàn)過程，為上 層提供服務(wù)。它管理硬件上的數(shù)據(jù)存取方式和結(jié)構(gòu)。以更好利用存儲(chǔ)空間和提高存儲(chǔ)效率。由于Windows操作系統(tǒng)的普及，微軟公司的FAT文件系統(tǒng)被廣泛采用。然而NandFlash存儲(chǔ)器具有先擦除后寫入的硬件特性，F(xiàn)AT文件系統(tǒng)是專門針對(duì)磁盤等存儲(chǔ)介質(zhì)而設(shè)計(jì)的，不適合直接應(yīng)用于NandFlash。主要問題有兩點(diǎn)：一是文件系統(tǒng)工作時(shí),需要頻繁重寫文件分配表,這就使得對(duì)文件分配表區(qū)的擦寫明顯多于其它區(qū)域，從而導(dǎo)致文件分配表區(qū)先于其它區(qū)域出現(xiàn)壞塊。二是申請(qǐng)新簇時(shí)，文件系統(tǒng)總是按照從前到后的秩序查找FAT表，這就使得簇號(hào)小的較大的更頻繁地被使用，從而導(dǎo)致簇號(hào)較小的簇更早磨損，出現(xiàn)壞塊。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種面向DSP的二元組NANDFLASH數(shù)據(jù)文件管理方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種面向DSP的二元組NANDFLASH數(shù)據(jù)文件管理方法，首先進(jìn)行文件表建立和更新，之后可以進(jìn)行數(shù)據(jù)寫入或者數(shù)據(jù)讀取。文件表建立和更新過程如下：(1)加電啟動(dòng)后，將二元組個(gè)數(shù)num置0，將讀取的頁編號(hào)j置0；(2)讀取一條二元組信息，二元組個(gè)數(shù)num＝num+1；(3)如果該二元組的EndpageID不全是0xFF，則轉(zhuǎn)第(2)步，否則轉(zhuǎn)第(4)步；(4)如果該二元組的StartpageId全是0xFF，將本二元組，即第num個(gè)二元組的StartpageId寫為kstart，令StartpageId＝kstart，結(jié)束；如果該二元組的StartpageId不全是0xFF，則轉(zhuǎn)第(5)步；所述kstart為NANDFLASH數(shù)據(jù)區(qū)第1個(gè)有效塊的第1頁的序號(hào)；(5)讀取第StartpageId+j頁的內(nèi)容；(6)如果第StartpageId+j頁的內(nèi)容不全是0xFF，則令j＝j(luò)+1，轉(zhuǎn)第(5)步；否則轉(zhuǎn)第(7)步；(7)令p＝StartpageId+j；(8)如果p>StartpageId，則將第num個(gè)二元組的EndpageID寫為p-1，下一個(gè)二元組的StartpageId寫為p，令StartpageId＝p；結(jié)束，否則直接結(jié)束。數(shù)據(jù)寫入方法流程如下：(3.1)將待寫入的頁編號(hào)q置0；(3.2)判斷StartpageId是否大于等于預(yù)設(shè)的存儲(chǔ)門限gate，如果StartpageId大于等于gate，轉(zhuǎn)第(3.4)步，否則轉(zhuǎn)第(3.3)步；(3.3)判斷二元組個(gè)數(shù)num是否大于等于num_total-1，如果num大于等于num_total-1，轉(zhuǎn)第(3.4)步，否則轉(zhuǎn)第(3.5)步；num_total為文件表信息區(qū)共可存放的二元組個(gè)數(shù)；(3.4)逐塊擦除整片nandflash，令StartpageId＝kstart，文件表中寫入第1個(gè)二元組的StartpageId；(3.5)向StartpageId+q頁寫入數(shù)據(jù)；(3.6)如果此時(shí)要求停止繼續(xù)寫入，則結(jié)束，否則令q＝q+1，轉(zhuǎn)第(3.7)步；(3.7)判斷第StartpageId+q頁是不是最后一頁，如果是，結(jié)束，否則轉(zhuǎn)第(3.5)步。數(shù)據(jù)讀取方法流程如下：(4.1)判斷給出的二元組編號(hào)是否超限，即是否大于可存儲(chǔ)的二元組總個(gè)數(shù)num_total，如果超限則結(jié)束，否則轉(zhuǎn)第(4.2)步；(4.2)從文件表區(qū)讀取該二元組的StartpageId和EndpageID；(4.3)判斷該二元組的StartpageId和EndpageID是否超限，即是否大于m-1，m為總頁數(shù)，如果StartpageId和EndpageID其中有一個(gè)超限 則結(jié)束，否則轉(zhuǎn)第(4.4)步；(4.4)從數(shù)據(jù)區(qū)中，順序讀取StartpageId和EndpageID之間的數(shù)據(jù)頁的內(nèi)容。所述文件表用于存放數(shù)據(jù)文件的信息，以二元組表示：{StartpageId，EndpageID}，其中，StartpageId和EndpageID為整數(shù)，分別表示起始頁編號(hào)和結(jié)束頁編號(hào)，可確定數(shù)據(jù)文件在Nandflash中的存儲(chǔ)位置。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：(1)以“條次”為單位管理數(shù)據(jù)文件，每個(gè)二元組文件表信息只占4～6字節(jié)，比FAT16文件系統(tǒng)節(jié)約約26字，節(jié)約了存儲(chǔ)空間；(2)只有寫入操作會(huì)增加條次數(shù)，讀取操作不增加條次數(shù)，文件表不需要頻繁重寫，數(shù)據(jù)文件從前到后順序存放循環(huán)使用，便于延長Nandflash使用壽命；(3)以“頁”而不是“塊”為單位管理存儲(chǔ)器，提高存儲(chǔ)器利于效率，減少存儲(chǔ)空間浪費(fèi)；(4)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)直接實(shí)時(shí)寫入，無延時(shí)。(5)簡捷、可靠、實(shí)用，便于實(shí)現(xiàn)，CPU資源消耗少，適合嵌入式系統(tǒng)使用。附圖說明圖1為nandflash存儲(chǔ)區(qū)域劃分示意圖圖2為文件表區(qū)第一頁存儲(chǔ)示意圖圖3為數(shù)據(jù)區(qū)存儲(chǔ)示意圖圖4為文件表建立和更新過程流程圖圖5為數(shù)據(jù)寫入方法流程圖圖6為數(shù)據(jù)讀取方法流程圖圖7為三星公司生產(chǎn)的K9K8G08U0M結(jié)構(gòu)圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。本發(fā)明基于nandflash特點(diǎn)，提出了二元組數(shù)據(jù)文件管理方法，以“條次”為單位管理數(shù)據(jù)文件，每條文件表信息只占6字節(jié)，比FAT16文件系統(tǒng)節(jié)約約26字，且文件表不需要頻繁重寫，便于延長Nandflash使用壽命；以“頁”而不是“塊”為單位管理存儲(chǔ)器，提高存儲(chǔ)器利于效率，減少存儲(chǔ)空間浪費(fèi)；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)直接實(shí)時(shí)寫入，無延時(shí)。該方法簡捷、可靠、實(shí)用，CPU資源消耗少，適合以DSP為核心處理器的嵌入式系統(tǒng)使用，并可推廣應(yīng)用于大容量閃存器件與單片機(jī)、ARM及其他類型的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。Nandflash分為文件表區(qū)和數(shù)據(jù)內(nèi)容區(qū)。為確?？煽?，文件表區(qū)位于第1塊，因?yàn)樾酒瑥S商確保第1塊可用，其余塊為數(shù)據(jù)區(qū)。數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)區(qū)中按照先后順序連續(xù)存放。不同數(shù)據(jù)文件不共用頁，即如果前一個(gè)文件存儲(chǔ)時(shí)時(shí)未占滿的一個(gè)頁，下一個(gè)文件存儲(chǔ)時(shí)將跳過該頁，從下一個(gè)全新的頁開始存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容可由用戶自定義設(shè)計(jì)，可以是圖像、音頻、采用值等任何數(shù)據(jù)，無統(tǒng)一規(guī)定。文件表區(qū)用于存放數(shù)據(jù)文件的信息，以二元組表示：{StartpageId，EndpageID}。其中，StartpageId、EndpageID為整數(shù)，可確定數(shù)據(jù)文件在Nandflash中的存儲(chǔ)位置，分別表示起始頁編號(hào)和結(jié)束頁編號(hào)。頁編號(hào)從0開始，第1塊的第1頁編號(hào)為0，第1塊的第2頁編號(hào)為1，以此類推。設(shè)NANDFLASH共有n塊，每塊有k頁，共有m頁，由于數(shù)據(jù)內(nèi)容從第2塊開始，所以StartpageId，EndpageID的取值范圍是[k，m-1]。二元組的字節(jié)數(shù)i需根據(jù)Nandflash的容量確定。StartpageId、EndpageID為整數(shù)，存儲(chǔ)用的字節(jié)數(shù)根據(jù)所用Nandflash的容量確定。以K9K8G08U0M為例，該Nandflash共有219頁，每塊有64頁，則StartpageId、EndpageID的取值范圍為[64，219-1]，因此StartpageId、EndpageID各用三個(gè)字節(jié)即可表示。所以，一條文件表信息(1個(gè)二元組)用6個(gè)字節(jié)即可，利于節(jié)約空間。如果是容量為128MB的Nandflash，共有65536頁，則 StartpageId、EndpageID各用2個(gè)字節(jié)即可表示。文件表信息放在Nandflash的第1塊，以二元組為單位順序存放，前i個(gè)字節(jié)存放第1條次的文件信息即二元組，緊接著的i個(gè)字節(jié)存放第2條次的二元組，以此類推。當(dāng)某一頁剩余的字節(jié)數(shù)不足以存放一個(gè)二元組時(shí)，這些字節(jié)舍棄不用，下一個(gè)二元組從新的一頁開始存放。仍以K9K8G08U0M為例，1個(gè)二元組是6字節(jié)，每頁2048字節(jié)，可存儲(chǔ)341個(gè)二元組，剩余2字節(jié)不用，下一個(gè)二元組從后續(xù)相鄰頁起始處開始存放。二元組的序號(hào)為正整數(shù)，從1開始編號(hào)。文件表信息區(qū)共可存放的二元組個(gè)數(shù)num_total等于floor(s/i)*k，其中floor()表示向下取整。仍以K9K8G08U0M為例，文件表信息區(qū)為1塊，包含64頁，每頁2048字節(jié)，每個(gè)二元組6字節(jié)，則文件表信息區(qū)共可存放21824個(gè)二元組，因此可管理21824個(gè)數(shù)據(jù)文件。設(shè)NANDFLASH分為n塊(Block)，每塊包含k頁(page)，每頁內(nèi)包含s正常字節(jié)和少數(shù)空余備用字節(jié)，共有m頁(m＝n×k)。頁編號(hào)從0開始，第1塊的第1頁編號(hào)為0，第1塊的第2頁編號(hào)為1，以此類推。塊編號(hào)從1開始，第1塊的編號(hào)為1，第2塊的2編號(hào)為2，以此類推。以三星公司生產(chǎn)的K9K8G08U0M為例，該芯片共分為8192個(gè)block(塊)，每個(gè)Block包含64個(gè)page(頁)，每個(gè)page包含2048個(gè)字節(jié)的有效數(shù)據(jù)空間以及64個(gè)空余字節(jié)。其組織結(jié)構(gòu)如圖7所示。如圖1所示，Nandflash分為文件表區(qū)和數(shù)據(jù)內(nèi)容區(qū)。文件表區(qū)位于第1塊，包含k頁，其余n-1塊為數(shù)據(jù)區(qū)，包含(n-1)*k頁。如圖2所示，文件表區(qū)中，文件信息以二元組為單位依次順序存放。數(shù)據(jù)文件的信息以二元組表示：{StartpageId，EndpageID}。其中，StartpageId、EndpageID為整數(shù)，分別表示起始頁編號(hào)和結(jié)束頁編號(hào)，字節(jié)數(shù)根據(jù)所用Nandflash的容量確定。當(dāng)某一頁剩余的字節(jié)數(shù)不足以存放一個(gè)二元組時(shí)，這些字節(jié)舍棄不用，下一個(gè)二元組從新的一頁開始存放。文件表信息區(qū)共可存放的二元組個(gè)數(shù)num_total＝floor(s/i)*k，其中floor() 表示向下取整。以K9K8G08U0M為例，該Nandflash共有219頁，每塊有64頁，則StartpageId、EndpageID的取值范圍為[64，219-1]，因此StartpageId、EndpageID各用三個(gè)字節(jié)即可表示(因三個(gè)字節(jié)可表示的范圍是[0，224-1])。所以，一條文件表信息(1個(gè)二元組)用6個(gè)字節(jié)即可，利于節(jié)約空間。1個(gè)二元組是6字節(jié)，每頁2048字節(jié)，可存儲(chǔ)341個(gè)二元組，剩余2字節(jié)不用，下一個(gè)二元組從后續(xù)相鄰頁起始處開始存放。二元組的序號(hào)為正整數(shù)，從1開始編號(hào)。文件表區(qū)包含64頁，共可存放21824個(gè)二元組，因此可管理21824個(gè)數(shù)據(jù)文件。數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)區(qū)中按照“條次”順序連續(xù)存放。不同“條次”數(shù)據(jù)文件不共用頁，即如果前一個(gè)文件存儲(chǔ)時(shí)時(shí)未占滿的一個(gè)頁，下一個(gè)文件存儲(chǔ)時(shí)將跳過該頁，從下一個(gè)全新的頁開始存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容可由用戶自定義設(shè)計(jì)，可以是圖像、音頻、采用值等任何數(shù)據(jù)，無統(tǒng)一規(guī)定。如圖3所示，假設(shè)第1條次的數(shù)據(jù)占了半頁，存放在第kstart頁，第2條次的數(shù)據(jù)占了3頁，則存放在第kstart+1、kstart+2和kstart+3頁。本發(fā)明提出的一種二元組NANDFLASH數(shù)據(jù)文件管理方法，主要包括文件表建立和更新、數(shù)據(jù)寫入、數(shù)據(jù)讀取三個(gè)部分，首先進(jìn)行文件表建立和更新，之后可以進(jìn)行數(shù)據(jù)寫入或者讀取。如圖4所示，文件表建立和更新過程如下：(1)系統(tǒng)加電啟動(dòng)后，將二元組個(gè)數(shù)num置0，將讀取的頁編號(hào)j置0；(2)讀取一條二元組信息，二元組個(gè)數(shù)num＝num+1；(3)如果該二元組的EndpageID不全是0xFF，則轉(zhuǎn)第(2)步，否則轉(zhuǎn)第(4)步；(4)如果該二元組的StartpageId全是0xFF，將本二元組(即第num個(gè)二元組的StartpageId寫為kstart，令StartpageId＝kstart，結(jié)束；如果該二元組的StartpageId不全是0xFF，則轉(zhuǎn)第(5)步；(5)讀取第StartpageId+j頁的內(nèi)容；(6)如果第StartpageId+j頁的內(nèi)容不全是0xFF，則令j＝j(luò)+1，轉(zhuǎn)第(5)步；否則轉(zhuǎn)第(7)步；(7)令p＝StartpageId+j；(8)如果p>StartpageId，則將第num個(gè)二元組的EndpageID寫為p-1，下一個(gè)二元組的StartpageId寫為p，令StartpageId＝p；結(jié)束，否則直接結(jié)束。在執(zhí)行完上述文件表建立和更新過程后，可以執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入。如圖5所示，數(shù)據(jù)寫入方法流程如下：(1)將待寫入的頁編號(hào)q置0；(2)判斷StartpageId是否大于等于存儲(chǔ)門限gate，如果StartpageId大于等于gate，轉(zhuǎn)第(4)步，否則轉(zhuǎn)第(3)步；(3)判斷二元組個(gè)數(shù)num是否大于等于num_total-1，如果num大于等于num_total-1，轉(zhuǎn)第(4)步，否則轉(zhuǎn)第(5)步；(4)逐塊擦除整片nandflash，令StartpageId＝kstart，文件表中寫入第1個(gè)二元組的StartpageId；(5)向StartpageId+q頁寫入數(shù)據(jù)；(6)判斷系統(tǒng)是否要求停止寫，如果要求停止寫，結(jié)束，否則轉(zhuǎn)第(7)步；(7)令q＝q+1；(8)判斷第StartpageId+q頁是不是最后一頁，如果是，結(jié)束，否則轉(zhuǎn)第(5)步。在執(zhí)行完上述文件表建立和更新過程后，可以執(zhí)行數(shù)據(jù)讀取。如圖6所示，數(shù)據(jù)讀取方法流程如下：(1)判斷系統(tǒng)給出的二元組編號(hào)是否超限，即是否大于可存儲(chǔ)的二元組總個(gè)數(shù)num_total，如果超限則結(jié)束，否則轉(zhuǎn)第(2)步；從文件表區(qū)讀 取該二元組的StartpageId和EndpageID；(2)從文件表區(qū)讀取該二元組的StartpageId和EndpageID；(3)判斷該二元組的StartpageId和EndpageID是否超限，即是否大于m-1(m為總頁數(shù))，如果StartpageId和EndpageID其中有一個(gè)超限則結(jié)束，否則轉(zhuǎn)第(4)步；(4)從數(shù)據(jù)區(qū)中，順序讀取StartpageId和EndpageID之間的數(shù)據(jù)頁的內(nèi)容。