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嵌入式系统的存储卡接口技术研究

作　者: 海深
导　师: 陆阳
学　校: 合肥工业大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 嵌入式系统 LPC2210 CF卡接口技术 FAT16
分类号: TP368.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 284次
引　用: 3次
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内容摘要

在嵌入式系统的工业、军事及个人应用中,许多场合需要使用存储器来存储大量的数据,而且要求断电时能够保存数据。存储卡的特点刚好满足了嵌入式存储的要求:体积小、功耗低、非挥发、可靠性高以及耐用性好。并且随着嵌入式技术的发展,硬件设备价格的下降,嵌入式系统存储能力迅速提高,应用中出现越来越复杂的数据资源需要管理,因此嵌入式文件系统的重要性显得更加突出。论文首先概述了嵌入式文件系统和存储卡的应用现状,在LPC2210和CF卡接口上实现对CF卡操作的底层驱动,主要包括:对CF卡的检测、复位、初始化和对寄存器的操作,提供给上层文件系统调用的接口函数。对FAT16文件系统进行了适当的裁剪,使之更适合嵌入式系统。为了提高文件系统的可维护性及模块化程度,将整个系统划分为若干个相对独立的模块,在整合各个模块的基础上,实现了基于FAT16的嵌入式存储系统。为了满足实际应用需求,从减少存储器操作的等待时钟、修改底层驱动程序和文件系统实现函数等多个角度对该存储系统的性能进行了优化。此外,为了解决文件系统的一致性问题,在比较了同步写和原子更新等恢复技术的基础上,结合嵌入式存储的自身特点,提出了日志记录的恢复机制。

全文目录

第一章绪论  12-15
  1.1 引言  12
  1.2 本文研究工作背景  12-13
  1.3 相关技术研究现状  13-14
    1.3.1 嵌入式文件系统  13-14
    1.3.2 存储卡技术  14
  1.4 本文内容安排  14-15
第二章 ARM以及LPC2210介绍  15-19
  2.1 ARM微处理器介绍  15-16
    2.1.1 ARM微处理器概述  15
    2.1.2 ARM7微处理器特征  15-16
  2.2 LPC2210的介绍  16-19
    2.2.1 LPC2210概述  16
    2.2.2 LPC2210的特性  16-17
    2.2.3 LPC2210的结构图  17-19
第三章 CF卡  19-28
  3.1 存储卡概述  19-20
  3.2 CF卡存储特点与应用  20
  3.3 CF卡物理层结构  20
  3.4 CF卡电气接口  20-23
    3.3.1 物理描述  20-21
    3.3.2 电气描述  21-22
    3.3.3 电气接口  22-23
    3.3.4 True IDE模式I／O传输功能  23
  3.5 CF卡True IDE模式软件接口  23-28
    3.4.1 数据寄存器  23-24
    3.4.2 错误寄存器  24
    3.4.3 特征寄存器  24
    3.4.4 扇区计数寄存器  24-25
    3.4.5 扇区号寄存器  25
    3.4.6 柱面低寄存器  25
    3.4.7 柱面高寄存器  25
    3.4.8 设备／磁头寄存器  25-26
    3.4.9 状态和辅助状态寄存器  26-27
    3.4.10 设备控制寄存器  27
    3.4.11 命令寄存器  27
    3.4.12 ATA设备硬件复位  27-28
第四章 LPC2210和CF卡的接口实现及底层驱动  28-33
  4.1 LPC2210和CF卡的接口实现  28-29
  4.2 底层驱动  29-33
    4.2.1 系统硬件GPIO  29
    4.2.2 读写CF卡寄存器  29-31
    4.2.3 CF卡复位  31
    4.2.4 CF卡检测  31
    4.2.5 CF卡识别及初始化  31-32
    4.2.6 ATA指令执行  32
    4.2.7 操作ATA设备的API函数  32
    4.2.8 文件系统  32-33
第五章 FAT文件系统  33-43
  5.1 引导扇区  33-37
  5.2 文件分配表  37-40
    5.2.1 扇区分簇管理  38-39
    5.2.2 簇链和文件检索过程  39-40
  5.3 根目录区  40-42
  5.4 数据区  42-43
第六章嵌入式文件系统实现及优化  43-65
  6.1 概述  43-44
  6.2 各个模块的实现  44-58
    6.2.1 逻辑盘管理模块  44-46
    6.2.2 缓存管理模块  46-48
    6.2.3 格式化管理模块  48-49
    6.2.4 文件分配表管理模块  49-51
    6.2.5 文件目录表管理模块  51-54
    6.2.6 目录管理模块  54-55
    6.2.7 文件管理模块  55-58
  6.3 性能优化  58-65
    6.3.1 准备工作  58-59
    6.3.2 系统优化的必要  59
    6.3.3 系统优化的主要工作和结果  59-65
第七章故障恢复模块的研究  65-69
  7.1 故障恢复模块的作用  65-66
  7.2 故障恢复模块的机制  66-69
    7.2.1 日志记录机制  66-68
    7.2.2 日志记录的恢复处理  68-69
第八章结束语  69-71
  8.1 研究总结  69
  8.2 工作特点  69-70
  8.3 不足与展望  70-71
参考文献  71-73
攻读硕士学位期间发表的论文  73

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