大容量CF卡在雷达目标识别系统中的应用

摘 要： 在目标识别" title="目标识别">目标识别 " title="雷达目标识别" title="雷达目标识别">雷达目标识别 ">雷达目标识别 系统中，以大容量" title="大容量">大容量 CF卡作为移动存储介质" title="存储介质">存储介质 ，利用TI公司的DSP TMS320C5402把目标识别结果以FAT16格式的文件用一种简化的低风险方式存放在CF卡中。

关键词： CF卡；TMS320C5402；FAT16；文件系统" title="文件系统">文件系统

在某机载雷达目标识别系统的先期测试中，需要大容量的存储介质对目标识别结果进行存储，以便进行后期的分析，同时要求能把数据安全方便地从存储介质中传到PC机上。为此，本文设计了利用TI公司的DSP TMS320C5402和CF卡实现大容量雷达目标识别结果的安全存储方案，这样得到的分析结果只需要一个读卡器就可以方便地从CF卡中读出。即使文件系统出了错，仍可以利用TMS320C5402把数据安全读出，这样就避免了重做实验造成不必要的浪费，降低了风险。

1 雷达目标识别板卡简介

用于测试的某机载雷达目标识别板卡硬件功能框图如图1所示。

雷达目标识别信息由CPCI总线传输至目标识别板，信号调理后再传输至目标识别系统，由4片TS101对雷达目标识别信息进行识别，处理后的结果数据在FIFO中缓冲后，由TMS320C5402控制写入CF卡。整个系统的逻辑由CPLD EPM3256控制完成。

2 CF卡与TMS320C5402硬件接口设计

CF卡能支持三种接口访问模式：Memory Card模式、I/O Card模式和True IDE模式。由于True IDE模式和IDE接口硬盘的访问方式一致，都遵从ATA标准，考虑到以后可能会扩展到用硬盘存储目标识别结果，故笔者采用的是True IDE模式。CF卡和TMS320C5402硬件接口如图2所示。

在实际的电路中，地址译码和或门都在CPLD EPM3256中实现，其具体译码表如表1所示。

在完成硬件接口后，C5402通过表2所示的译码地址对ATA寄存器进行读写(采用逻辑块寻址，具体参见参考文献[1])。

3 CF卡的读写和FAT16文件的创建

3.1 CF卡的读写

CF卡的读写以扇区为单位，每扇区为512B，每次可读写1个或多个连续的扇区。本文设计时使用逻辑块寻址方式（LBA）访问CF卡数据。读写操作时首先指定读写的扇区数和LBA地址，然后向命令寄存器发出读命令（20H）或写命令（30H），等待CF卡就绪后，即状态寄存器为58H时就可通过数据寄存器连续读写数据了，当状态寄存器变为50H时完成一次读或写操作。

3.2 FAT16文件系统原理

对于使用FAT16文件系统的CF卡，应由以下几个分区组成：MBR区、DBR区、FAT区、FDT表、DATA区。MBR区，也是逻辑扇区0，它包含了CF卡的结构信息；DBR区存放FAT文件系统的重要参数和引导程序；FAT区记录着文件存放的位置信息。在FAT16文件系统中，文件占用磁盘空间的基本单位是簇(cluster)。簇的大小为2的n次方个扇区，在笔者使用的CF卡中为32个扇区，即16KB。同一个文件的数据不一定完整存放在磁盘的一个连续区域内，而往往分成若干个簇，采用链式存储；FDT表记录着根目录下每个文件的文件名、属性、文件开始簇号以及文件的长度；DATA区才是真正的存储数据的地方，其每个扇区与簇号有着一个对应的关系。

3.3 简化的低风险FAT16文件的创建

创建文件时，需要提供文件的文件名、扩展名、文件大小。对于通常的写文件，首先会检测FDT表中是否已经存在该文件，然后查找空闲的FDT表项，之后搜寻空闲簇，并且将首簇填写到FAT表的起始簇中，同时修改下一簇号，直到最后一个簇写入0xFFFF,以表示文件结束，最后将数据填写到每簇所对应的数据扇区中。这种方法效率较低，尤其是当空闲簇不连续，会导致数据存储不连续；如果FDT表出现错误则不易恢复数据。

在实际使用中，笔者提出一种简化的低风险存储方式。首先把卡格式化，然后设置要写的文件大小为2MB，属性为.dat，文件名设为从1开始，写完一个文件之后自动生成文件名为2的文件。依次类推，直到把卡写满。由于之前卡里没文件，卡的空闲簇就是连续的，这样就不用去搜索空闲的FDT表和FAT表，数据在DATA区的存储也是连续的，提高了存储效率。如果FDT表出了问题，DATA区的数据可不按文件格式而按逻辑扇区连续读出，从而降低了风险，流程如图3所示。

本文描述了CF卡与TMS320C5402之间的接口设计以及FAT16文件系统原理和文件创建流程。该系统目前已经在某机载雷达目标识别系统上调试成功。由于采用的是1G的CF卡，该系统在传输速率为50KB/s的情况下可以工作数小时，存储了大量的数据，并且很方便地把数据读出进行分析，即使在文件系统遭到损害的情况下，只要卡的物理结构没被损坏仍可以连续读出数据，真正实现了对大容量数据的安全存储。

参考文献

[1] CompactFlash Association.CF+ and CompactFlash Specification Revision 4.1，2006.

[2] Texas Instruments Inc..TMS320C54X系列DSP的CPU与外设.清华大学出版社，2006.

[3] Miguel Hernandez.CompactFlash Memory Card Interface to the TMS320VC54x，2001.

[4] 邓剑，杨晓非，廖俊卿.FAT文件系统原理及实现.计算机与数字工程，2005，33(9).