软件设计部分 - 基于FPGA和IP核的数码相框的设计和实现

　　3 软件设计

　　利用SD卡控制器驱动的接口函数，在其读写的基础上应用FAT16文件系统，实现SD卡文件操作（如获取目录/文件信息、读文件、删除文件、创建文件、追加文件等）以便于与PC机及其他多媒体设备进行数据交换。设计中使用实时多任务嵌入式操作系统？滋C/OS-II，以降低系统软件设计的复杂度和提高系统的稳定性［6］，并设计多个任务，实现SD卡初始化、文件读取、数据流控制。

　　3.1 FAT16文件系统实现

　　3.1.1 读文件

　　文件系统中文件数据的存放是以簇为单位的，而SD卡的基本读写单位是扇区，所以需要根据簇号计算相应的扇区号，由文件系统结构可得一般的计算公式为：

　　起始扇区号=隐藏扇区数+保留扇区数+2×FAT表占用扇区数+FDT表占用扇区数+（起始簇号-2）×每簇扇区数

　　从SD卡的数据扇区中读取指定文件的核心代码为：

　　clunum = ffdt.fst_clu; /*获取下一个簇号*/

　　do{

　　secnum = get_sta_sec（clunum）； /*由起始簇号获得

　　起始扇区*/

　　clunum = fat［clunum］; /*获取下一个簇号*/

　　for（i=0; i《gbpb.sec_per_chus; i++） /*从SD卡中

　　读取一簇数据*/

　　{ret = sd_read（rsv， secnum+（UINT32）i）；

　　…

　　for（j=0; j《512; j++）fdata［count++］ = rsv［j］;}

　　}while（clunum ！= 0xFFFF）；

　　3.1.2 长文件名支持

　　具有长文件名的一个文件或目录实际对应着多个目录登记项（FDT），由几个长文件名和一个别名组成。作为别名的短文件名以传统的8.3文件名格式存储在一个FDT中，其余的几个长文件名则存储在属性标志为0x0FH的FDT中。每个这种登记项中可以存储13个字符，当读取文件或目录时，操作系统会将它们重组成可以包含小写字母的长文件名［7］。实现思路为：获取文件及目录信息时，记录属性为0x0F的登记项中的内容直到出现属性为0x01或0x02的登记项，然后从之前记录的登记项内容中得出真正的文件或目录名。支持长文件名的FDT结构定义如下：

　　struct _longname_fdt_{

　　UINT8 name［2048］; /*文件名*/

　　UINT16 nlen; /*文件名的实际长度*/

　　UINT8 attr; /*属性*/

　　UINT8 rsvd_data［10］; /*保留数据*/

　　UINT16 wrt_time; /*最后更新时间*/

　　UINT16 wrt_date; /*最后更新日期*/

　　UINT16 fst_clu; /*第一簇*/

　　UINT32 file_size; /*文件大小*/};

　　typedef struct _fdt_ FDT;

　　3.2 μC/OS-II任务划分

　　在Nios II IDE集成开发环境中整合了？滋C/OS-II操作系统，集成该操作系统后，根据系统的功能和软硬件功能模块设计多个任务，各个任务间通过信号量、全局变量等方式进行通信［8］。任务调度示意图如图6所示。