[发明专利]一种基于MCU的片外FLASH文件系统的读写方法

说明书

技术领域

本发明涉及微控制单元技术领域，尤其是涉及一种基于MCU的片外FLASH文件系统的读写方法。

背景技术

MCU(Micro Control Unit)中文名称为微控制单元，是指随着大规模集成电路的出现及其发展，将计算机的CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。因其片内集成ROM(只读内存)和RAM(随机存储器)资源，使用方便，成本低廉，广泛应用于各个领域。但由于其片内FLASH(闪存)容量通常较小，在有大容量存储需求的应用场景，通常使用外接大容量串行FLASH存储芯片以满足需求，如图1所示：MCU和外接FLASH连接，以MCU为核心设置以太网接口和调试串口用于通信和调试。文件系统是用于明确磁盘或分区上的文件的方法和数据结构；即在磁盘上组织文件的方法。而文件系统的使用会使得对于FLASH存储空间的分配和回收、文件的存储与拷贝、磨损平衡的处理等更为方便。由于FALSH擦除与写入必须按照以最小存储块为单元进行，通常为64KB或者更大，采用常用的文件系统的程序实现方法，必须在RAM开辟数个与存储块大小相等的存储空间，以供写FLASH时数据缓存。而这种实现方式对于RAM资源极其有限的MCU来说，几乎不可能实现。

发明内容

本发明公开了一种基于MCU的片外FLASH文件系统的读写方法，解决了利用MCU较少RAM资源实现文件系统对FLASH块读写缓冲的需求。

本发明的技术方案为一种基于MCU的片外FLASH文件系统的读写方法，在片外FLASH的文件系统和片外FLASH的驱动层之间增加逻辑转换层，所述逻辑转换层将片外FLASH的每一个物理sector划分为若干个与逻辑sector大小相等的区域并分配序号，基于逻辑转换层的读写操作实现方式如下，

在文件系统初始化阶段，逻辑转换层在将文件系统上所有逻辑sector分别映射到片外FLASH的物理sector中，将映射信息记录到物理sector的映射表，所述映射信息包括逻辑sector映射到物理sector的地址信息和逻辑sector在物理sector中的区域序号，所述逻辑sector映射到物理sector的地址信息包括逻辑sector地址和物理sector地址；

当文件系统进行读取操作时，逻辑转换层根据需要执行读操作的逻辑sector地址，首先查询映射表获得映射信息，然后读取相应的物理sector地址和区域序号并返回给文件系统，片外FLASH的驱动层根据直接读取物理sector中对应区域的信息；

当文件系统进行写入操作时，逻辑转换层申请片外FLASH中的空闲区域，并将逻辑sector的新信息写入，然后将逻辑sector重新映射到片外FLASH的物理sector中，修改映射表记录重新映射的映射信息； 

描述ctor用扇区少于用户要申请写入的扇区时，逻辑转换层就启动机    逻辑转换层始终保留片外FLASH的部分物理sector的所有区域处于空闲状态，将这部分物理sector作为回收中转区， 当文件系统中的可用空闲区域少于用户要申请写入的区域时，逻辑转换层启动垃圾回收；垃圾回收方式为，逻辑转换层统计各物理sector中垃圾区域的数量，根据垃圾区域的多少依次对物理sector进行回收；对于某个待回收的物理sector，逻辑转换层启用回收中转区的物理sector空闲区域，将待回收物理sector中的有用区域以单个区域为单位拷贝到回收中转区保留的空闲区域中；同时更新映射表重新建立映射，垃圾回收之后的空闲区域除作为新的回收中转区外，其余部分全部释放供重新申请。

而且，当文件系统进行写入操作时，若只对整个物理sector中部分区域进行写操作，则对物理sector中的其他区域全部写入0xff。