AT24C512中数据的文件系统化管理

。把这些记录项对应的页面连接起来就构成了一个文件的完整数据。

另外，如果记录项的内容为0EEEEH，表示其对应的数据页未分配。

（3）目录区

目录区用来存储文件的主要信息。根据这些信息可以知道文件名、文件生成的日期以及文件的数据在数据区中的存储首地址。文件目录项的结构如下：

①文件名。文件名由4字节双BCD码构成，在生成该文件时由键盘输入数字（硬件上键盘只提供了数字键）作为文件名，并由程序自动把它们转换成双BCD码。在需要显示时，再把它们分解成8字节单BCD码供显示。

②文件生成日期。占用4字节，按照双BCD码的格式存储，如20H、04H，03H、20H则表示2004年3月20日。日期可由键盘输入或通过时钟芯片获取。

③文件首地址。指示在给该文件分配空间进，分配给它的第一个数据页的序号，即它对应的链表的第一个记录项的编号。

目录区共占用24页。由于每个文件信息只占用10字节，则在此文件系统中，最多可存储153（24×64/10）个文件。目录区、页面分配区和数据区的逻辑关系如图3所示。

以图3为例，说明该文件系统如何获取文件数据：

①在目录区中根据文件名找到包含该文件名的目录项，从而获取该文件的属性及其首地址。如文件“00000103”的日期为2003年11月24日，其首地址为0005H。

②根据文件的首地址，在页面分配区中找到该记录项0005H。在该记录项中存储的值为0007H，可知该文件的下一记录项为0007H。

③同理，可得到文件的后续记录项为0008H、0009H、000BH，直到从000BH记录项中读到0FFFFH。此时表示这是最后一项，不需再继续找后继项了。

④至此，可知文件“00000103”的数据分为5部分存储在数据区中，分别存储在0005H、0007H、0008H、0009H、000BH页中。只要按序到数据中读取这些中的数据，并连接起来，就形成了该文件的全部数据。

⑤同理，文件“00000001”在数据区中使用了0002H和0003H两页，文件“00015671”只使用了数据区第000AH页。

3 系统程序设计

按照上述的文件系统结构，系统可通过目录区和页面分配区对AT24C512的全部数据实时文件化管理。在管理过程中，最主要的操作是添加文件和删除文件。

（1）添加文件

添加文件的主要工作是为新文件寻找存储空间，其寻找步骤如下：

①在目录区中寻找空位置。若目录区已经存满（最多存153个文件），则向用户报告并中止程序；否则，记录该位置（记为MyFile）。

②计算文件数据需占用的页面数，记为My Page。

③在页面分配区中寻找并统计标志为空的记录项，其内容为0EEEEH。若其数目小于MyPage，则向用户报告，并中止程序。

④在MyFileA位置填写文件名和日期，并把找到的第一个空记录项的序号填入，作为该文件的首地址。

⑤依次在找到的空记录项内填入下一空记录项的序号，最后一个空记录项填入0FFFFH。

⑥从文件首地址开始，按照文件链表依次把数据写入数据区相应的页。

（2）删除文件

删除文件的主要工作是回收该文件所占用的空间，以便将来分配给其它文件。

①在目录区中寻找到该文件，提取出其首地址，记录First。随后，把该文件所占用的目录区的首字节清为0FFH，表示该目录项空闲。

②在页面分配区中找到First记录项，撮出其内容，记为Next。随后，把First记录项的内容改写为0EEEEH。

③First=Next，重复②，直至Next=0FFFFH。

图3

    由添加文件可以看出，在搜索空间时，只对目录区和页面分配区操作，因此，删除文件时，只需要释放目录和页面分配区即可，而不需要修改数据区。这大大提高了删除的效率。

（3）系统格式化

系统格式化的目的是把AT24C512按照前面所述的格式进行初始化，以正确反映目前的使用状况。格式化的主要工作包括：

①把目录区全部写为0FFH，以清空目录区中所有数据；

②把页面分配区的所有记录项写为0EEEEH，标志它们全部未使用。

注：文件系统程序源代码见网站：www.dpj.com.cn。

4 性能比较

在大多数系统中，AT24C512中的数据存储都是要用顺序存储法：每次存储数据时都是按照先后顺序依次写入数据空间。本文所述方法与顺序存储法相比，具有下列优点：

①存储时操作简单。在顺序存储中，寻找空闲空间需要逐次读出已经存储的数据，直到找到空闲空间为止，数据操作量大。本文所述方法只需要读取目录区和页面分配区即可，搜索空闲空间的效率高。

②删除数据简单。在顺序存储中，为了定位到需要删除的数据，必须逐次读出存储的数据，直到找到需要删除物数据，再把该空闲改写为未用状态。本文所述方法只需要修改目录区和页面分配区即可，不仅定位数据快，而且修改的工作量很小。

③实现了数据空间的回收。顺序存储法中，在删除的某次数据后，该数据所占用的空间可能无法回收使用。因为回收的空间会形成碎片：该空间前后都存储有数据，但该空间的长度无法满足一个更大长度的数据。本文所述方法利用链表分配存储空间，允许一个文件的数据非连续在座，回收的空间可以自由使用。

④通过读取目录区，用户可以大致知道该文件中存储的是什么数据，而顺序存储法却无法提供这些信息。

5 结论

为了实现实时测控系统数据的高效管理，按照PC机文件系统的思想，对测控系统中的AT24C512设计了一个简单的文件系统，包括系统格式化、添加文件、删除文件等功能，在大数据量的测控系统中得到了成功应用。该文件系统稍加修改就可应用于不同容量的存储芯片，具有广泛的应用价值。

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