專利名稱：一種fat文件系統(tǒng)差錯處理方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及計算機原理領域，具體涉及FAT文件系統(tǒng)中的差錯處理方法以及使用這種方法的裝置。
背景技術：
硬盤上的數(shù)據按照其不同的特點和作用大致可分為5部分MBR區(qū)、DBR區(qū)、FAT區(qū)、DIR區(qū)和DATA區(qū)。
MBR主引導記錄區(qū)(Main Boot Record)，通常位于整個硬盤的0磁道0柱面1扇區(qū)。
主引導記錄包含了硬盤的一系列參數(shù)和一段引導程序。其中的硬盤引導程序的主要作用是檢查分區(qū)表是否正確并且在系統(tǒng)硬件完成自檢以后引導具有激活標志的分區(qū)上的操作系統(tǒng)，并將控制權交給啟動程序。MBR是由分區(qū)程序(如Fdisk.com)所產生的，它不依賴任何操作系統(tǒng)。
DBR操作系統(tǒng)引導記錄區(qū)(Dos Boot Record)，它通常位于硬盤的0磁道1柱面1扇區(qū)，是操作系統(tǒng)可以直接訪問的第一個扇區(qū)，它包括一個引導程序和一個被稱為BPB(Bios Parameter Block)的本分區(qū)參數(shù)記錄表。引導程序的主要任務是當MBR將系統(tǒng)控制權交給它時，判斷本分區(qū)跟目錄前兩個文件是不是操作系統(tǒng)的引導文件(以DOS為例，即是Io.sys和Msdos.sys)。如果確定存在，就把其讀入內存，并把控制權交給該文件。BPB參數(shù)塊記錄著本分區(qū)的起始扇區(qū)、結束扇區(qū)、文件存儲格式、硬盤介質描述符、根目錄大小、FAT個數(shù)，分配單元的大小等重要參數(shù)。
FAT文件分配表(File Allocation Table)位于DBR之后，從0磁道1柱面33扇區(qū)開始。
文件分配表一式兩份，當一個磁盤被格式化后，它位于邏輯0扇區(qū)(即引導扇區(qū))后面的幾個扇區(qū)中，占據扇區(qū)的多少由磁盤類型和大小而定。文件分配表是用來表示磁盤空間的分配信息。它不表示引導區(qū)、文件目錄的信息，也不真正存儲文件內容。
由于一個文件的數(shù)據并不一定完整的存放在磁盤的一個連續(xù)的區(qū)域內，而往往會分成若干段，像一條鏈子一樣存放。這種存儲方式稱為文件的鏈式存儲。硬盤上的文件常常要進行創(chuàng)建、刪除、增長、縮短等操作。這樣操作做的越多，盤上的文件就可能被分得越零碎(每段至少是1簇)。但是，由于硬盤上保存著段與段之間的連接信息(即FAT)，操作系統(tǒng)在讀取文件時，總是能夠準確地找到各段的位置并正確讀出。
為了實現(xiàn)文件的鏈式存儲，硬盤上必須準確地記錄哪些簇已經被文件占用，還必須為每個已經占用的簇指明存儲后繼內容的下一個簇的簇號，對一個文件的最后一簇，則要指明本簇無后繼簇。這些都是由FAT(文件分配表)來保存的，表中有很多表項(entry)，每項記錄一個簇的信息。
由于FAT(文件分配表)對于文件管理的重要性，所以它有一個備份，即在原FAT的后面再建一個同樣的FAT，通常分別稱為FAT1和FAT2。
DIR根目錄區(qū)(Directory)，緊接著第二FAT表(即備份的FAT表)之后，記錄著根目錄下每個文件(目錄)的起始單元，文件的屬性等。定位文件位置時，操作系統(tǒng)根據DIR中的起始單元，結合FAT表就可以知道文件在硬盤中的具體位置和大小了。
數(shù)據區(qū)是真正意義上的數(shù)據存儲的地方，位于DIR區(qū)之后，占據硬盤上的絕大部分數(shù)據空間本文將主要關注FAT文件系統(tǒng)中，文件分配表(FAT)的問題。由于FAT表記錄了磁盤數(shù)據文件的存儲鏈表，對于數(shù)據的讀取而言是極其重要的，以至于Microsoft為其開發(fā)的FAT文件系統(tǒng)中的FAT表創(chuàng)建了一份備份，就是FAT2。FAT2與FAT1的內容通常是即時同步的，也就是說如果通過正常的系統(tǒng)讀寫對FAT1做了更改，那么FAT2也同樣被更新。如果從這個角度來看，系統(tǒng)的這個功能在數(shù)據恢復時是個天災。
當磁盤遇到錯誤發(fā)生或者受到病毒的破壞時，可以對FAT操作進行文件恢復。比較理想的情況是，知道FAT1被損壞，并且FAT2完好，這時可以用FAT2覆蓋FAT1，從而達到修復的結果。但是，很多情況下，并不是這樣的情況。由于2個FAT的內容通常是即時同步的，因此，經常2個表都是被破壞的。現(xiàn)有技術中這樣2個文件分配表的設計，雖然在一定程度上帶來了方便，但是依然存在隱患，尤其是在差錯處理的時候。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是要克服目前現(xiàn)有技術的缺陷，提出一種安全的、簡單、能有效的進行磁盤差錯處理的方法，使得因非法中斷而遭到損壞文件分配表能恢復到正常狀態(tài)。
本發(fā)明提出一種FAT文件系統(tǒng)差錯處理方法，其中文件系統(tǒng)內有多個文件分配表，當對文件進行寫操作時，對多個文件分配表進行更新；當這些表出現(xiàn)不一致時，用其中的一個或多個表對不一致的表進行覆蓋操作。
上述的FAT文件系統(tǒng)差錯處理方法，一種優(yōu)選的方案是文件分配表的個數(shù)為3個。
上述的FAT文件系統(tǒng)差錯處理方法，一種優(yōu)選的方案是多個文件分配表是依次寫入的。
上述的FAT文件系統(tǒng)差錯處理方法，一種優(yōu)選的方案是當多個文件分配表出現(xiàn)不一致時，以非法中斷的時刻的時間點判斷非法中斷時系統(tǒng)正在修改哪一個FAT表，用其它一個或多個表對不一致的表進行覆蓋操作。
上述的FAT文件系統(tǒng)差錯處理方法，一種優(yōu)選的方案是多個文件分配表是連續(xù)存放的。
上述的FAT文件系統(tǒng)差錯處理方法，一種優(yōu)選的方案是文件分配表設置在DBR之后。
本發(fā)明還提出一種裝置，該裝置使用了本發(fā)明提出的FAT文件系統(tǒng)差錯處理方法，該裝置包括CPU和存儲器，其中，儲器內包括一個FAT文件系統(tǒng)，這個文件系統(tǒng)內有多個文件分配表；當對文件進行寫操作時，對多個文件分配表進行更新；當這些表出現(xiàn)不一致時，用其中的一個或多個表對不一致的表進行覆蓋操作。
上述的裝置，一種優(yōu)選的方案是還包括USB模塊，用于將該裝置與計算機相連。
上述的裝置，一種優(yōu)選的方案是裝置的CPU、存儲器之間的通信采用DMA方式進行數(shù)據傳輸。
使用本發(fā)明的FAT文件系統(tǒng)差錯處理方法及其裝置，由于具有多個文件分配表，因此在系統(tǒng)出現(xiàn)差錯時，可以快速判斷出現(xiàn)差錯的情況，有效的把系統(tǒng)從錯誤中恢復過來。


圖1為本發(fā)明的文件系統(tǒng)結構示意圖；圖2為本發(fā)明的文件系統(tǒng)運行的流程圖；圖3為本發(fā)明的實施例的模塊圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提出的FAT文件系統(tǒng)差錯處理方法，以及使用這種方式的裝置，結合附圖和實施例說明如下。以下實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關技術領域的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護范圍應由各項權利要求限定。
參照圖3，本實施例中，整個FAT文件系統(tǒng)放置在一片音頻處理芯片中，這個音頻處理芯片包括CPU和存儲器部分，其中CPU和存儲器之間的數(shù)據傳輸采用現(xiàn)有技術中常用的DMA(直接存儲器存取)傳輸方式。具體在說，在這片音頻芯片的存儲器中設置了一個FAT文件系統(tǒng)。由于這個FAT文件系統(tǒng)，因此通過它可以完成對外部存儲介質的管理，例如通過它讀取外部的SD、MMC、NandFlash記憶卡中的數(shù)據。這種通過一個文件系統(tǒng)進行對外部存儲介質的管理屬于現(xiàn)有技術，類似于在通用計算機上通過操作系統(tǒng)完成對USB存儲器的管理一樣，在此不作贅述。
在這個MCU(微程序控制器)系統(tǒng)1中，數(shù)據的通信方式采用DMA方式。本裝置采用現(xiàn)有技術中常用的音頻處理模塊，支持midi、mp3、wave多種格式的音樂播放功能，也支持midi+wave、midi+mp3的播放。這些音樂數(shù)據會通過音頻混音模塊，然后輸出到EQ(智能)模塊、3D模塊，然后輸出到揚聲器2。
這個MCU系統(tǒng)中還包括USB模塊，這個音頻處理芯片可以通過該模塊與通用計算機(PC)之間進行數(shù)據傳輸。
對于存儲在存儲器中的文件系統(tǒng)而言，這個文件系統(tǒng)的結構示意圖如圖1所示。該FAT文件系統(tǒng)包括保留區(qū)、FAT區(qū)、根目錄區(qū)、文件和目錄數(shù)據區(qū)。其中，保留區(qū)采用和現(xiàn)有技術一樣的方案，具有MBR、DBR等系統(tǒng)參數(shù)，F(xiàn)AT區(qū)的設置使用了本發(fā)明提出的差錯處理方法，即在這個FAT文件系統(tǒng)中，在DBR之后總共有設置3個文件分配表(FAT)，而且這些FAT是依次更新的。
該文件系統(tǒng)還定義一些函數(shù)接口，用于讀、寫這些FAT表，以及查找、定位、刪除相關的簇等。例如unsigned char f_getfatsector(unsigned long sector)這個函數(shù)完成從磁盤中讀取FAT表的工作，通常在設備上電后，系統(tǒng)會自動執(zhí)行這個函數(shù)，然后，unsigned char f_writefatsector(void)這個函數(shù)用于檢查FAT表是否一致，并把相應的FAT表寫入磁盤。設備上電后系統(tǒng)會在讀取FAT表后執(zhí)行這個函數(shù)，確認系統(tǒng)的狀況。
根據本發(fā)明，以包含3個FAT表的系統(tǒng)為例，當出現(xiàn)異常情況而造成文件系統(tǒng)損壞，其中的FAT表被損壞，由于FAT表是依次寫入的，也就是說其中一個FAT表修改完之后再相應的依次復制另外2個FAT表，所以當發(fā)生非法中斷時有3種情況，出現(xiàn)異常狀況的FAT表只會是3個表中的一個，因為中斷只發(fā)生在一個時間點里。因此，只要判斷具體是哪種情況，即到底哪個FAT表發(fā)生錯誤，就有可能把系統(tǒng)從錯誤中恢復過來。由于只有3種可能的錯誤情況，3種情況分別對應了3中恢復操作(1)發(fā)生非法中斷時系統(tǒng)正在更新FAT表0。這種情況下，表1和表2相同，恢復操作是用其中一個覆蓋表0。
(2)發(fā)生非法中斷時系統(tǒng)正在更新FAT表1。這種情況下，三個表互不相同，恢復操作是用表0覆蓋表1和表2。
(3)發(fā)生非法中斷時系統(tǒng)正在更新FAT表2。這種情況下，表0和表1相同，恢復操作是用其中一個表覆蓋表2。
本實施例的工作流程如圖2所示。當設備上電完成自檢后，F(xiàn)AT文件系統(tǒng)的工作流程是系統(tǒng)提供一個初始化接口unsigned char fn_initvolume(unsignedlong bgn_sector，unsigned long end_sector)，這個接口中的兩個參數(shù)分別表示FAT文件系統(tǒng)所管理的磁盤空間的起始、終止block(塊)數(shù)。系統(tǒng)會從起始block(bgn_sector)開始讀取數(shù)據解析。
通常而言，F(xiàn)AT文件系統(tǒng)的BPB參數(shù)是它會讀取的第一個block，這個數(shù)據部分里面存放了系統(tǒng)所有必須的參數(shù)信息。在有些情況下，系統(tǒng)所讀取的第一個block并非BPB，而是一個MBR分區(qū)表，對于這樣的情況，F(xiàn)AT系統(tǒng)會解析該分區(qū)表，找到FAT文件系統(tǒng)所處的第一個block的位置，然后同樣執(zhí)行BPB塊的解析。
BPB塊解析完畢后，F(xiàn)AT文件系統(tǒng)即可得到所需的所有系統(tǒng)參數(shù)，例如FAT表的大小、數(shù)目、位置，根目錄的位置等等。
然后進行FAT表的校驗工作。根據本發(fā)明，系統(tǒng)先檢測3個文件分配表的情況，即采用上述2個函數(shù)unsigned char f_getfatsector(unsigned long sector)和unsigned char f_writefatsector(void)。如果沒有出現(xiàn)異常，即3個表是一致的，進行正常的后續(xù)步驟；如果遇到差錯，采用上述的方法判斷差錯具體出現(xiàn)在哪個表，然后執(zhí)行恢復操作。
然后進行FAT文件系統(tǒng)的常規(guī)處理操作。
可見，采用本發(fā)明提出的FAT文件系統(tǒng)差錯處理方法，由于文件系統(tǒng)存在3個FAT表，因此遇到差錯處理時，對于3個表就存在3種同異情況，系統(tǒng)可以很容易的根據不同的情況判斷出哪個表是正確的，從而有效的把系統(tǒng)從錯誤中恢復過來。避免了現(xiàn)有技術中，因為只有2個FAT表而無法判斷到底哪個表出現(xiàn)了錯誤，也就無法判斷正確的情況，造成系統(tǒng)崩潰等問題。
類似的，對于采用更多的FAT表的情況，例如4個表，則出現(xiàn)差錯時4個表會呈現(xiàn)4種情況，系統(tǒng)可以從4種情況中容易的判斷出正確的情況，進行恢復操作。采用數(shù)量更多的FAT表的方案，與本實施例中采用3個FAT表的方案，是雷同的。
這種采用了本發(fā)明提出的FAT文件系統(tǒng)差錯處理方法的FAT文件系統(tǒng)，本領域的技術人員都可以把它應用到其他場合中，例如應用到通用計算機或其他嵌入式開發(fā)中。本實施例僅用于支持本發(fā)明，本發(fā)明的保護范圍應該由權利要求書限定。
權利要求
1.一種FAT文件系統(tǒng)差錯處理方法，其特征在于文件系統(tǒng)內有多個文件分配表，當對文件進行寫操作時，對多個文件分配表進行更新；當這些表出現(xiàn)不一致時，用其中的一個或多個表對不一致的表進行覆蓋操作。
2.如權利要求1所述的FAT文件系統(tǒng)差錯處理方法，其特征在于文件分配表的個數(shù)為3個。
3.如權利要求1所述的FAT文件系統(tǒng)差錯處理方法，其特征在于多個文件分配表是依次寫入的。
4.如權利要求1所述的FAT文件系統(tǒng)差錯處理方法，其特征在于當多個文件分配表出現(xiàn)不一致時，以非法中斷的時刻的時間點判斷非法中斷時系統(tǒng)正在修改哪一個FAT表，用其它一個或多個表對不一致的表進行覆蓋操作。
5.如權利要求1所述的FAT文件系統(tǒng)差錯處理方法，其特征在于多個文件分配表是連續(xù)存放的。
6.如權利要求1所述的FAT文件系統(tǒng)差錯處理方法，其特征在于文件分配表設置在DBR即操作系統(tǒng)引導記錄區(qū)之后。
7.一種使用如權利要求1所述的方法的裝置，包括CPU和存儲器，其特征在于存儲器內包括一個FAT文件系統(tǒng)，這個文件系統(tǒng)內有多個文件分配表；當對文件進行寫操作時，對多個文件分配表進行更新；當這些表出現(xiàn)不一致時，用其中的一個或多個表對不一致的表進行覆蓋操作。
8.如權利要求7所述的裝置，其特征在于還包括USB模塊，用于將該裝置與計算機相連。
9.如權利要求7所述的裝置，其特征在于裝置的CPU、存儲器之間的通信采用DMA方式進行數(shù)據傳輸。
全文摘要
本發(fā)明涉及計算機原理領域。本發(fā)明提出一種FAT文件系統(tǒng)的差錯處理方法，其中在FAT區(qū)有3個文件分配表，這3個表依次更新。當出現(xiàn)差錯時，可以判斷出具體的差錯情況，并用其中正確的表恢復出現(xiàn)錯誤的表，保證系統(tǒng)的正常運行。本發(fā)明能快速、有效、安全的把文件系統(tǒng)中FAT表差錯恢復過來。
文檔編號G06F17/30GK1776640SQ200510130648
公開日2006年5月24日 申請日期2005年12月16日 優(yōu)先權日2005年12月16日
發(fā)明者孫豐強 申請人:北京中星微電子有限公司