SoC嵌入式软件架构设计之七：嵌入式文件系统设计

嵌入式的系统区（system disk，SD）包含操作系统、驱动、中间件、应用和字库、UI资源等文件，本文讲述SD区的文件系统设计。文件系统最基本的目标是为了实现单个文件的定位和读写。由于一般代码都是不可自改动的。即量产之后不会有写操作。嵌入式系统的SD文件系统就是为了可以简单、高效地定位某个文件和读取文件里的数据。设计原则和要点有下面几方面：

1. 逻辑连续存储单个文件，以扇区对齐。

SD区的单个代码和资源文件一般都不大。所以不必要像fat32文件系统那样用fat表把文件簇串起来。直接逻辑连续地存储起来就可以，这样定位也会更加简单高速，当然文件应该以扇区来对齐。方便读取，文件偏移信息也能用扇区数来记录。

2. SD头

这是对整个SD区属性的描写叙述，包含校验码、版本、日期、OEM厂商等等。有时为了保证知识产权，还会加上一些防止拷贝的加密ID信息。

3. DIR节

DIR节就是文件夹信息，即每一个文件在SD区中的定位信息。是SD文件系统最重要的数据结构。文件的定位就是依赖于文件夹信息进行。打包工具会按一定的顺序将各个文件打包。并相应按顺序产生每一个文件相应的文件夹信息。每一个文件的文件夹数据结构例如以下：

1）文件名称，通常是8+3格式

2）文件属性。区分系统文件和应用文件、隐藏文件等

3）文件在SD区中的偏移量，以扇区为单位

4）文件大小，字节为单位

5）校验码

4. 文件数据

DIR节之后就是一个个真实的代码和资源和配置等文件。

5. fopen

打开文件即依据文件名称在DIR节中匹配，匹配成功就可以获得文件在SD中的偏移量，将这偏移量右移9位（即512字节。一个扇区）即是文件的位置。fopen返回的是一个句柄，该句柄相应一个数据结构，结构一般包含：文件的起始位置、长度、当前读指针位置等。

记录起始位置和长度是为了防止越界读取。

6. fread

依据句柄的当前读指针进行读取。读后要改动当前读指针。

7. fseek

依据模式来直接改动读指针。

须要清除的是：SD区是一个逻辑区，其仅仅是固件的一部分。一个固件会包含引导区、SD区、VM区、特定功能区（如VM）。之后才是数据区。这个数据区就会部署fat32或者exfat等标准文件系统。

下一节再继续解说固件分布设计。