SoC嵌入式軟體架構設計之七：嵌入式系統韌體的系統區檔案系統設計

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      嵌入式韌體的系統區（system disk，SD）包括作業系統、驅動、中介軟體、應用和字型檔、UI資源等檔案，本文講述SD區的檔案系統設計。檔案系統最主要的目標是為了實現單個檔案的定位和讀寫。因為一般代碼都是不可自修改的，即量產之後不會有寫操作，嵌入式系統的SD檔案系統就是為了能夠簡單、高效地定位某個檔案和讀取檔案中的資料。設計原則和要點有以下幾方面：

       1. 邏輯連續儲存單個檔案，以扇區對齊。

        SD區的單個代碼和資源檔一般都不大，所以不必要像fat32檔案系統那樣用fat表把檔案簇串起來，直接邏輯連續地儲存起來即可，這樣定位也會更加簡單快速，當然檔案應該以扇區來對齊，方便讀取，檔案位移資訊也能用扇區數來記錄。   

 

       2. SD頭

       這是對整個SD區屬性的描述，包括校正碼、版本號碼、日期、OEM廠商等等。有時為了保證智慧財產權，還會加上一些防止拷貝的加密ID資訊。 

 

       3. DIR節

        DIR節就是目錄資訊，即每個檔案在SD區中的定位資訊，是SD檔案系統最重要的資料結構，檔案的定位就是依賴於目錄資訊進行。打包工具會按一定的順序將各個檔案打包，並相應按順序產生每個檔案對應的目錄資訊。每個檔案的目錄資料結構如下：

        1）檔案名稱，一般是8+3格式

        2）檔案屬性，區分系統檔案和應用檔案、隱藏檔案等

        3）檔案在SD區中的位移量，以扇區為單位

        4）檔案大小，位元組為單位

        5）校正碼

 

        4. 檔案資料

        DIR節之後就是一個個真實的代碼和資源和配置等檔案。

 

        5. fopen

        開啟檔案即根據檔案名稱在DIR節中匹配，匹配成功即可獲得檔案在SD中的位移量，將這位移量右移9位（即512位元組，一個扇區）即是檔案的位置。fopen返回的是一個控制代碼，該控制代碼對應一個資料結構，結構一般包括：檔案的起始位置、長度、當前讀指標位置等。記錄起始位置和長度是為了防止越界讀取。

 

        6. fread

        根據控制代碼的當前讀指標進行讀取，讀後要修改當前讀指標。

 

        7. fseek

        根據模式來直接修改讀指標。

         

        需要清楚的是：SD區是一個邏輯區，其只是韌體的一部分。一個韌體會包括引導區、SD區、VM區、特定功能區（如VM），之後才是資料區，這個資料區就會部署fat32或者exfat等標準檔案系統。

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