嵌入式系统中NAND Flash文件系统的研究与实现

"基于NANDFlash的嵌入式文件系统的设计与实现" 本文是北京交通大学计算机应用技术专业的硕士研究生王健的学位论文，主要探讨了如何设计和实现一个针对NAND Flash的嵌入式文件系统。NAND Flash作为嵌入式系统中的主要存储设备，其文件系统通常具有较强的专用性，对于通用桌面系统的支持不够充分。因此，作者针对这一问题，设计了一个采用FAT文件系统格式的嵌入式文件系统，以增强与通用桌面系统的兼容性。 在研究过程中，作者首先深入研究了嵌入式文件系统的基本理论和发展趋势，对比分析了各种流行的文件系统格式。接着，对闪存存储器的基础理论和技术进行了探讨，特别是对NAND Flash和两大主流闪存技术进行了比较。 论文的核心部分在于对FAT文件系统的原理进行了详细研究，并构建了一个逻辑文件系统层（FAT层）的框架。在这个框架中，作者从系统管理、目录管理和文件管理三个方面设计了结构和操作，同时考虑到嵌入式系统资源有限，优化了缓存策略，以实现文件系统的基本功能。 为了适应NAND Flash的硬件特性，作者在FAT层和NAND Flash设备之间增加了Flash传输转换层（FTL层）。FTL层负责根据磨损程度划分NAND Flash的逻辑空间，设计了多种数据更新的结构和机制，以实现磨损均衡和逻辑地址到物理地址的转换。此外，还单独设计了NAND Flash设备的驱动程序。 该文件系统设计有显著的兼容性和通用性提升，提供了标准的应用程序接口，组件化设计使其不依赖特定的嵌入式操作系统，支持FAT全系列文件系统格式，并且可以适应多种类型的NAND Flash设备。同时，为了提升系统性能，作者还提出并实现了一种加速文件定位的方法。 关键词涉及：嵌入式文件系统，FAT，FTL，NAND Flash，磨损均衡。 这篇论文的贡献在于提供了一个兼顾兼容性和效率的NAND Flash嵌入式文件系统解决方案，对于嵌入式系统尤其是数字多媒体产品的开发具有重要的实践价值。