Flash盘的FAT结构分析

2011-07-24 13:34:11来源: 互联网 关键字:flash  结构  结构分析  分析

Flash 盘的FAT 结构
Flash 硬盘与普通的磁头、柱面式介质不一样。在开发U 盘的过程中,使用Flash 作为存储介质。它有其特定的结构特点
以16M 的三星K9F2808U0A-YCB0 Flash 为例,它有1024 个Block,每个Block 有32个Page,每个Page 有512+16=528 个字节。

Flash 的结构
Flash 的读写有其自身特点:1)必须以Page 为单位进行读写;2)写之前必须先擦除原
有内容;3)擦除操作必须对Block 进行,即一次至少擦除一个Block 的内容。
针对这种情况,将Flash 的一个Page 定为1 个扇区,将其2 个Block,64 个扇区定为
一个簇,这样,簇的容量刚好为512*64=32K,满足FAT16 对簇大小的要求。
FAT 分配空间的时候,是按簇来分配的,但是其给出的地址却是LBA(Logical Block
Address),即它只给出一个扇区号,比如对此Flash 而言,若给出LBA 为0x40,实代表簇1
的扇区1。因此需要将Logical Block Address 转换为物理地址,这样,才可以对数据进行存
取操作。根据我们定义的结构,转换公式为:
Flash 的Block = Logical Block Address/0x20
Flash 的Page = Logical Block Address %0x20
实际上,如果定义每个簇为32 个扇区是最好的,因为这样物理结构和逻辑结构刚好一
致。但是这也无防,因为不管Logical Block Address 给出什么值,只要按上述公式,总可以
得到物理上正确的Block 和Page,再使用Flash 的读写命令读取对应的Block 和Page 就可
以了,读的问题复杂一些,在后面介绍。
因此簇和扇区的概念只是在BPB 中给出存储介质信息的时候告之系统就可以了,我们
只要做好LBA 与物理地址间的转换就可以了。
由于做为U 盘的Flash 不要求启动,因此可以没有MBR 区,只包含DBR、FAT、DIR
和DATA 四个区。
因此,Flash 的前两个Block 的内容如下:

LBA Block/Page 长度 内容说明
0 0,0 512 字节 MBR=BPB+Excutable Code+55AA(查看内容)
1~2 0,1~0,2 1024 字FAT 区(第一份FAT)

                       节

3~4 0,3~0,4  1024字节  FAT 区备份(第二份FAT)
5~39H                          目录区(在BPB 中调整目录项数,使其刚好占尽本簇)
40H~                             数据区(因目录区占尽一个簇,故数据区始于新簇首扇)

当Host 发出READ 命令后,Flash 读写操作即告开始,Host 首先读取MBR,得到有关存储介质的有关信息,诸如扇区长度、每簇扇区数以及总扇区数等内容,以便知道此盘有多大。如果读取正确,会接着读取文件分配表,借以在PC 机上的可移动盘符中显示文件目录,并可以复制、删除或是创建文件。系统自动将这些命令都转换成Read 或Write 两种命令,通过USB 的READ 或WRITE 命令块描述符来从Flash 中相应扇区读取数据,或是将特定长度的数据写入Flash 相应簇中。

Flash 的读写
针对Flash 读写的特点,特别是其可随机读,但无法随机写的问题,需要通过设置缓冲
区来解决。在与USB Host 进行数据交换的过程中,最小的单位是扇区:512 字节。由于Flash
在写之前必须先擦除,而一擦又必须擦一个Block,因此在擦除某Block 之前必须保存同一
个Block 中有关扇区的数据。因此,如果每收到一个扇区的内容就进行一次擦、保存、写的
操作,系统任务将十分繁重,无法及时响应USB Host 端的请求。
因此,在系统中设置32K 的缓冲区(ARM7 系统具有2M SDRAM,因此内存足够,如果在8051 平台上,则需要另外想办法),每完成一次数据传输后,记下本次要写的开始扇区和总扇区数,将本次要写的数据所涉及的扇区以外的数据从Flash 中读出来,存放在缓冲区中对应位置,然后擦除一个Block,再将缓冲区中内容一次全部重新写入Flash。

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编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0724/article_11002.html
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