Flash盘的FAT结构分析
flash盘的fat结构分析
flash 盘的fat 结构
flash 硬盘与普通的磁头、柱面式介质不一样。在开发u 盘的过程中，使用flash 作为存储介质。它有其特定的结构特点。
以16m 的三星k9f2808u0a-ycb0 flash 为例，它有1024 个block，每个block 有32个page，每个page 有512+16＝528 个字节。
flash 的结构
flash 的读写有其自身特点：1）必须以page 为单位进行读写；2）写之前必须先擦除原
有内容；3）擦除操作必须对block 进行，即一次至少擦除一个block 的内容。
针对这种情况，将flash 的一个page 定为1 个扇区，将其2 个block，64 个扇区定为
一个簇，这样，簇的容量刚好为512＊64＝32k，满足fat16 对簇大小的要求。
fat 分配空间的时候，是按簇来分配的，但是其给出的地址却是lba（logical block
address），即它只给出一个扇区号，比如对此flash 而言，若给出lba 为0x40，实代表簇1
的扇区1。因此需要将logical block address 转换为物理地址，这样，才可以对数据进行存
取操作。根据我们定义的结构，转换公式为：
flash 的block ＝ logical block address／0x20
flash 的page ＝ logical block address %0x20
实际上，如果定义每个簇为32 个扇区是最好的，因为这样物理结构和逻辑结构刚好一
致。但是这也无防，因为不管logical block address 给出什么值，只要按上述公式，总可以
得到物理上正确的block 和page，再使用flash 的读写命令读取对应的block 和page 就可
以了，读的问题复杂一些，在后面介绍。
因此簇和扇区的概念只是在bpb 中给出存储介质信息的时候告之系统就可以了，我们
只要做好lba 与物理地址间的转换就可以了。
由于做为u 盘的flash 不要求启动，因此可以没有mbr 区，只包含dbr、fat、dir
和data 四个区。
因此，flash 的前两个block 的内容如下：
lba block／page 长度 内容说明
0 0,0 512 字节 mbr＝bpb＋excutable code+55aa（查看内容）
1~2 0,1~0,2 1024 字fat 区（第一份fat）
节
3~4 0,3~0,4 1024字节 fat 区备份（第二份fat）
5~39h目录区(在bpb 中调整目录项数，使其刚好占尽本簇)
40h~ 数据区（因目录区占尽一个簇，故数据区始于新簇首扇）
当host 发出read 命令后，flash 读写操作即告开始，host 首先读取mbr，得到有关存储介质的有关信息，诸如扇区长度、每簇扇区数以及总扇区数等内容，以便知道此盘有多大。如果读取正确，会接着读取文件分配表，借以在pc 机上的可移动盘符中显示文件目录，并可以复制、删除或是创建文件。系统自动将这些命令都转换成read 或write 两种命令，通过usb 的read 或write 命令块描述符来从flash 中相应扇区读取数据，或是将特定长度的数据写入flash 相应簇中。
flash 的读写
针对flash 读写的特点，特别是其可随机读，但无法随机写的问题，需要通过设置缓冲
区来解决。在与usb host 进行数据交换的过程中，最小的单位是扇区：512 字节。由于flash
在写之前必须先擦除，而一擦又必须擦一个block，因此在擦除某block 之前必须保存同一
个block 中有关扇区的数据。因此，如果每收到一个扇区的内容就进行一次擦、保存、写的
操作，系统任务将十分繁重，无法及时响应usb host 端的请求。
因此，在系统中设置32k 的缓冲区（arm7 系统具有2m sdram，因此内存足够，如果在8051 平台上，则需要另外想办法），每完成一次数据传输后，记下本次要写的开始扇区和总扇区数，将本次要写的数据所涉及的扇区以外的数据从flash 中读出来，存放在缓冲区中对应位置，然后擦除一个block，再将缓冲区中内容一次全部重新写入flash。
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flash 的读写有其自身特点：1）必须以page 为单位进行读写；2）写之前必须先擦除原
有内容；3）擦除操作必须对block 进行，即一次至少擦除一个block 的内容。
针对这种情况，将flash 的一个page 定为1 个扇区，将其2 个block，64 个扇区定为
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address），即它只给出一个扇区号，比如对此flash 而言，若给出lba 为0x40，实代表簇1
的扇区1。因此需要将logical block address 转换为物理地址，这样，才可以对数据进行存
取操作。根据我们定义的结构，转换公式为：
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flash 的page ＝ logical block address %0x20
实际上，如果定义每个簇为32 个扇区是最好的，因为这样物理结构和逻辑结构刚好一
致。但是这也无防，因为不管logical block address 给出什么值，只要按上述公式，总可以
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和data 四个区。
因此，flash 的前两个block 的内容如下：
lba block／page 长度 内容说明
0 0,0 512 字节 mbr＝bpb＋excutable code+55aa（查看内容）
1~2 0,1~0,2 1024 字fat 区（第一份fat）
节
3~4 0,3~0,4 1024字节 fat 区备份（第二份fat）
5~39h目录区(在bpb 中调整目录项数，使其刚好占尽本簇)
40h~ 数据区（因目录区占尽一个簇，故数据区始于新簇首扇）
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