[发明专利]一种FAT32格式的数据文件管理系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种FAT32格式的数据文件管理系统，属于机载/弹载侦察相机技术领域。

背景技术

在航空航天侦察、摄影、监视等诸多嵌入式图像采集系统应用领域当中，大面阵高分辨率航拍相机开始广泛应用，图像数据量迅速增加，甚至在同一个系统中需要处理多种图像数据格式。然而，随着机载/弹载成像系统小型化发展，系统资源极其有限，海量数据的高效文件管理成为嵌入式系统当前面临亟需解决的技术难题。

为了实现相机高速数据采集和海量存储系统，国内外一般采用基于X86架构的ETX硬件平台和Linux或Windows操作系统。这类图像采集系统有两种比较明显的缺陷：（1）体积较大、可靠性难以有效保证，不适用于受空间严格限制的机载、弹载等较特殊应用环境。（2）无法做到多种数据流格式的文件管理，并且系统带宽有限，难以全面满足机载/弹载应用技术指标要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种FAT32格式的数据文件管理系统，以实现海量数据的高效存储管理。

本发明为解决上述技术问题而提供一种FAT32格式的数据文件管理系统，该管理系统以处理器、FPGA和电子硬盘为硬件平台，该文件管理系统采用分层结构，包括物理实现层、数据缓冲层和文件实现层，所述的物理实现层采用标准的UDMA4数据读写模式，用于实现对电子硬盘的多扇区数据读写操作，并为数据缓冲层提供电子盘多扇区读写的功能函数，所述的数据缓冲层通过在处理器内存中开辟多个数据缓冲区，采用双向访问链表缓存最近访问的磁盘扇区数据以实现对电子硬盘扇区数据进行缓存与管理，所述的文件实现层采用FAT32文件标准，通过调用数据缓冲层接口函数以实现FAT32格式文件的读写操作。

所述的物理实现层基于处理器的嵌入式系统完成对电子硬盘进行多扇区数据读写操作，为数据缓冲层提供电子盘多扇区读写的功能函数。

所述的数据缓冲层采用新的硬盘扇区数据替换最久未被访问的缓冲区策略，同时将被替换缓冲区回写进硬盘。

所述的链表以结构体数组的形式实现，链表的每一个节点为一个独一无二的缓冲区编号，最新开辟的缓冲区被添加到链表的头部，尾节点的缓冲区就是最久未访问的缓冲区号。

所述的文件实现层以扇区为单位为文件分配FAT表。

所述的文件实现层采用簇号递增的顺序为文件分配磁盘空簇。

所述的文件实现层中的文件操作函数包括创建文件、打开文件、写文件、读文件、查找文件、关闭文件和硬盘数据格式化。

所述的文件实现层中FAT32文件数据的访问步骤如下：

1)由文件名和扩展名在FAT区中分配或找到它的文件目录项；

2)在文件目录项中分配或得到存储此文件的起始簇号；

3)根据文件起始簇号在FAT表中分配或得到文件首簇位置；

4)通过FAT表所标识的簇链，分配或得到存储此文件的下一簇号；

5)用该簇号在数据区中存取文件；

6)循环执行步骤4)和步骤5)直到该文件结束。

本发明的有益效果是:本发明的FAT32格式的数据文件管理系统以处理器+FPGA+电子硬盘为硬件平台，采用分层结构，包括物理实现层、数据缓冲层和文件实现层模块，物理实现层采用标准的UDMA4数据读写模式，用于实现对电子硬盘的多扇区数据读写操作，并为数据缓冲层提供电子盘多扇区读写的功能函数，数据缓冲层通过在处理器内存中开辟多个数据缓冲区，采用双向访问链表缓存最近访问的磁盘扇区数据以实现对电子硬盘扇区数据进行缓存与管理，文件实现层采用FAT32文件标准，通过调用数据缓冲层接口函数以实现FAT32格式文件的读写操作。通过上述设计，本发明能够减少直接访问磁盘介质次数，提高了磁盘访问的效率，解决海量数据的高速存储问题。

附图说明

图1是大面阵高分辨率航拍相机系统的硬件构成及接口示意图；

图2是本发明FAT32格式的数据文件管理系统分层结构示意图；

图3是本发明FAT32格式的数据文件管理系统的硬件实现框图；

图4是本发明物理层软件工作流程图；

图5是本发明实施例中电子硬盘各功能区逻辑关系与文件寻址过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。