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Blackfin内核VDK及其文件系统的设计方案分析
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2017-10-25
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Blackfin（BF）系列DSP是ADI公司和Intel公司共同开发的DSP，采用了一种新型结构MSA.BF系列中的BF537具有较块的运算速度和丰富的接口资源，长于控制和视频图像处理，且其带有符合IEEE 802.3规范的以太网控制器，如果在BF537中移植带有LwIP协议栈的VDK工程，并利用网络芯片对537进行扩展，就能便捷地实现嵌入式系统与因特网的通信。
由于低功耗、数据非易失、存储速度快、存储密度大等优点，Nand Flash在闪存行列中脱颖而出，常被用作大容量数据的存储媒质。随着存储系统容量和存取速度的不断提升，构建嵌入式文件系统来实现存储系统中数据的管理。
1 VDK与嵌入式文件系统
1.1 VDK简介
VDK（Visual DSP Kernel）是ADI公司针对Blackfin系列DSP处理器特别开发的“小而健壮”的轻量级内核，特别适合编写需要精确控制的代码，是一个提供了丰富的API函数库，同时支持轻量级IP协议栈（LwIP）的RTOS。
VDK功能全面，具有线程、信号量、事件与事件位、消息、关键域与禁止调度域等特征。内核通过协同多任务和时间片轮转的方式来管理和协调线程，这种方式称为“调度”.VDK运用程序可分为两部分：线程域和中断域。线程域中的调度称为“软件调度”，由内核完成；中断域中的调度称为“硬件调度”，由中断控制器完成。后者的优先级高于前者，而设备驱动是两者沟通的桥梁。
然而VDK只是一个“裸核”，不提供文件系统的支持，如果需要基于VDK实现文件系统，用户必须自己编写各种接口函数的代码。
1.2 基于Nand Flash的嵌入式文件系统简介
Flash文件系统主要有开源的和商业的两类。开源的Flash文件系统，有JFFS、JFFS2、YAFS等。JFFS采用高效的日志文件系统，具有掉电安全、脏块回收、磨损均衡等特性，主要用于嵌入式Linux.Red Hat公司后来在JFFS基础上进行升级，发展出JSSF2.JSSF2采用哈希表的日志节点结构，加快了节点的操作速度。YAFFS也是基于日志结构的文件系统，相比JFFS，YAFFS减少了一些功能，但降低了内存占用率，提高了访问速度。
商业Flash文件系统主要有TrueFFS和TransactiONFFS.前者用于仿真硬盘驱动，利用冗余数据结构保证可靠的数据操作，并能均匀使用Flash.后者使用事务记录方案，运用程序可通过FAL访问文件系统。
2 嵌入式系统的硬件平台
基于BF537的嵌入式系统硬件平台的框图如图1所示。
图1 嵌入式系统硬件平台
LAN8187用于对BF537的以太网控制器进行扩展，使其能够通过以太网络与上位机进行通信。
BF537外挂了两片Nor Flash芯片作为其异步外存。程序Nor Flash用于存储运行程序代码，数据Flash主要用于存储文件系统运行所需的数据，例如文件目录表、地址映射表等。XC4VFX100用于处理数据流的速度、解析和转发BF537的命令，配合BF537对存储阵列进行管理。
由于低功耗、数据非易失、存储速度快、存储密度大等优点，Nand Flash在闪存行列中脱颖而出，常被用作大容量数据的存储媒质。随着存储系统容量和存取速度的不断提升，构建嵌入式文件系统来实现存储系统中数据的管理。
1 VDK与嵌入式文件系统
1.1 VDK简介
VDK（Visual DSP Kernel）是ADI公司针对Blackfin系列DSP处理器特别开发的“小而健壮”的轻量级内核，特别适合编写需要精确控制的代码，是一个提供了丰富的API函数库，同时支持轻量级IP协议栈（LwIP）的RTOS。
VDK功能全面，具有线程、信号量、事件与事件位、消息、关键域与禁止调度域等特征。内核通过协同多任务和时间片轮转的方式来管理和协调线程，这种方式称为“调度”.VDK运用程序可分为两部分：线程域和中断域。线程域中的调度称为“软件调度”，由内核完成；中断域中的调度称为“硬件调度”，由中断控制器完成。后者的优先级高于前者，而设备驱动是两者沟通的桥梁。
然而VDK只是一个“裸核”，不提供文件系统的支持，如果需要基于VDK实现文件系统，用户必须自己编写各种接口函数的代码。
1.2 基于Nand Flash的嵌入式文件系统简介
Flash文件系统主要有开源的和商业的两类。开源的Flash文件系统，有JFFS、JFFS2、YAFS等。JFFS采用高效的日志文件系统，具有掉电安全、脏块回收、磨损均衡等特性，主要用于嵌入式Linux.Red Hat公司后来在JFFS基础上进行升级，发展出JSSF2.JSSF2采用哈希表的日志节点结构，加快了节点的操作速度。YAFFS也是基于日志结构的文件系统，相比JFFS，YAFFS减少了一些功能，但降低了内存占用率，提高了访问速度。
商业Flash文件系统主要有TrueFFS和TransactiONFFS.前者用于仿真硬盘驱动，利用冗余数据结构保证可靠的数据操作，并能均匀使用Flash.后者使用事务记录方案，运用程序可通过FAL访问文件系统。
2 嵌入式系统的硬件平台
基于BF537的嵌入式系统硬件平台的框图如图1所示。
图1 嵌入式系统硬件平台
LAN8187用于对BF537的以太网控制器进行扩展，使其能够通过以太网络与上位机进行通信。
BF537外挂了两片Nor Flash芯片作为其异步外存。程序Nor Flash用于存储运行程序代码，数据Flash主要用于存储文件系统运行所需的数据，例如文件目录表、地址映射表等。XC4VFX100用于处理数据流的速度、解析和转发BF537的命令，配合BF537对存储阵列进行管理。
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