車(chē)載MP3中Flash文件系統的設計與應用

引言

目前車(chē)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(lèi)播放器內部具有一些機械式傳動(dòng)部件,再加上裝在汽車(chē)這個(gè)特定的環(huán)境中,經(jīng)常會(huì )由于機械傳動(dòng)或者光頭、磁頭受震動(dòng)發(fā)生跳音或絞帶現象,從而影響音質(zhì)。

Flash存儲器由于具有存儲容量大、掉電數據不丟失、何種小以及可多次擦寫(xiě)等許多優(yōu)點(diǎn),正逐步取代其它半導體存儲器件而廣泛應用于移動(dòng)電話(huà)、PDA以及數碼相機等移動(dòng)電子產(chǎn)品中。其作為存儲數據和應用程序的存儲體,可以將大量數據方便、快捷地移動(dòng)和交換。

基于上述兩點(diǎn)設計了一個(gè)車(chē)載MP3系統。該系統采用Flash作為外存儲器,并且由全固態(tài)器件組成,播放時(shí)不會(huì )出現跳音或絞帶現象,音質(zhì)也很好。由于Flash存儲器在應用過(guò)程中可能會(huì )出現壞損單元,影響車(chē)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,設計了一個(gè)文件系統,對Flash存儲器中的數據內容進(jìn)行基于文件名或者文件號的存儲管理以及應用透明的壞損管理。該系統優(yōu)化了存儲速度和存儲空間,提高了車(chē)載MP3播放系統的可靠性。

1 Flash存儲器特點(diǎn)

Flash內部分為多個(gè)存儲單元塊（block）,每個(gè)存儲單元塊又由多個(gè)頁(yè)（page）組成。存儲單元塊是可擦除的最小單位,頁(yè)是寫(xiě)入數據的最小單位。

Flash存儲器讀取數據與一般的存儲器類(lèi)似,可以實(shí)現隨機讀取,讀出的速度也很快。而Flash存儲器的寫(xiě)操作則和一般的存儲器有所不同,Flash的寫(xiě)操作必須先按存儲塊擦除（寫(xiě)入0xff到要擦除的存儲單元塊中）,再按頁(yè)順序寫(xiě)入。由于Flash存儲器擦除耗時(shí)較長(cháng),所以Flash存儲器寫(xiě)入的時(shí)間主要在于Flash存儲器內部的擦除操作等。

Flash存儲器第一塊一定是有效塊,而其它塊可能會(huì )在使用前就是壞塊或者在使用過(guò)程中變成壞塊（invalid block）。Flash存儲器對內部壞塊的判定是,根據其每一個(gè)單元存儲塊中的第3區中的第6 Cloumn內容是否為0xff來(lái)定。雖然Flash存儲器內容會(huì )有壞塊,但是由于每一塊的內部結構都是相互獨立的,所以只要對其狀態(tài)加以識別,壞塊并不影響系統對有效塊的操作。

2 Flash文件系統設計

本文在Flash存儲的基礎上設計了一個(gè)Flash存儲管理系統來(lái)對Flash進(jìn)行物理管理。而在Flash存儲管理系統基礎上又建立了一個(gè)FAT文件系統來(lái)對文件操作進(jìn)行管理,由Flash存儲管理系統和FAT文件系統共同組成了Flash文件系統。該文件系統完全支持文件名管理、自動(dòng)壞損管理等通用文件系統所具有的功能;同時(shí),針對車(chē)載MP3播放器系統特殊的應用環(huán)境,設計改進(jìn)了該文件系統的可靠性,即使在惡劣的條件下也不會(huì )影響音質(zhì)。Flash文件系統的具體結構如圖1所示。