[发明专利]一种在NOR Flash上建立FAT文件系统的优化方法

说明书

本发明一种在NOR Flash上建立FAT文件系统的优化方法，能够解决现有技术中FAT文件系统不支持Flash设备，对硬件资源要求高的技术问题，将FAT文件系统管理文件/数据的理念应用于flash芯片上，通过使用FAT文件系统接口，能够快速存储，访问大容量数据,并可兼容U盘、T卡等数据读写接口，利于应用移植；本发明制定合理的坏块管理、碎片回收、均衡损耗策略,记录数据块擦除次数信息，当文件数据需要更新时，根据信息分配新数据块，并将FAT表和数据块磨损信息实时写入到Flash存储器中，实现FAT文件系统的均衡磨损、掉电保护和坏块管理，提高数据存储安全性，可应用到终端可能随时掉电的场景中。

技术领域

本发明涉及一种在NOR Flash上建立FAT文件系统的优化方法。

背景技术

随着NOR Flash即半导体存储器制造工艺的不断改进，被广泛应用于嵌入式系统中。

NOR Flash数据区的擦除操作以数据块为单位。NOR Flash的擦除是有次数限制的，一般为10万次~100万次。数据块在正确擦除后，所有位都置为“1”。当进行写入操作时，可使必要的数据位从“1”变为“0”（bit）,此时不需要擦除动作,若要让数据位从“0”变为“1”，则需要“擦除—写入”的流程。因此，并不是每次写入NOR Flash芯片都需要进行所有数据位的擦除，可只对局部数据位进行写入。

目前嵌入式设备的文件系统有TrueFFS、JFFSx以及YAFFS。TrueFFS使用代价高并且兼容性弱于通用文件系统。JFFSx以及YAFFS都属日志型文件系统，具有启动加载时间较长，内存消耗较大，没有很好的解决均衡磨损等缺点，不适用于很多嵌入式设备的应用场景。为高效地存储和管理数据，方便上层开发应用，并避免某些数据块的过度操作导致使用寿命降低，须引入嵌入式 FAT 文件系统。

但FAT文件系统并不适合直接移植到Flash存储器中，主要有以下两个原因：第一、嵌入式系统的应用条件恶劣，电源电压不稳定，突发性断电及非法插拔都将对Flash的存储造成灾难性的影响，对于可靠性的设计考虑不足；第二、通用文件系统的记录信息（如图1所示的FAT表）需要被多次改写，而记录信息放在固定的数据块中，会导致其所在数据块频繁使用，从而减少器件使用寿命。

需要特别指出的是，针对上述的第二点问题，之前的一些发明采用了如下一些方法来解决。

一是将文件系统的记录信息暂时存放到静态内存，定时存储到Flash中。这个是较常用的方式。但是这种设计并不能很好的适用于上述随时可能掉电的终端上。首先掉电时会丢失还未存储的数据，定时时间间隔越长，丢的数据越多。而且更严重的是，定时时间如果相对于数据存储的时间间隔不够，则文件系统的记录信息所处数据块达不到均衡磨损的目的，定时时间间隔越短，反而越容易形成“集中磨损”。

另外一种方法是使用其他存储器来存储通用文件系统的记录信息。比如用铁电存储器，该器件读写次数相对NOR Flash要高的多。但是这种方法需要增加器件，增加终端成本不说，还需要原终端芯片上留有IO引脚供与铁电存储器通讯，而且新的软件版本无法与旧版本兼容，提高了后续软件维护工作量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在NOR Flash上建立FAT文件系统的优化方法，能够解决现有技术中FAT文件系统不支持Flash设备，对硬件资源要求高的技术问题，制定合理的坏块管理、碎片回收、均衡损耗策略, 实现FAT文件系统的均衡磨损、掉电保护和坏块管理，提高数据存储安全性。

本发明一种在NOR Flash上建立FAT文件系统的优化方法，包括如下步骤：

步骤1、FAT文件系统的文件数据包括定位表、数据块使用情况信息表、FAT表、根目录，当FAT表、根目录或数据块使用情况信息表擦写次数累加到阈值次数时，需要寻找磨损程度较低的数据块继续记录，建立定位表用于记录定位FAT表、根目录及数据块使用情况信息表分别在哪个数据块中；