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基于智能手機協(xié)議棧的虛擬Flash設(shè)備實現(xiàn)方法

     摘  要：一種基于智能手機協(xié)議棧的虛擬flash設(shè)備方法， 簡稱VPSFD ( V irtua l Protoco l StackFlash D ev ice)。該方法的實現(xiàn)是在物理Flash設(shè)備上劃分一塊獨立區(qū)間， 將其模擬為一個物理設(shè)備， 并以一套專用接口封裝對其訪問。獨立于其他物理Flash訪問接口， 除了VPSFD 設(shè)備其他接口不能訪問。該方案通過智能手機和無線協(xié)議棧相結(jié)合， 實現(xiàn)了高效、便捷的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。

　　1  引  言

　　近幾年來， 隨著通信芯片越來越完善和成熟， 高性能多媒體芯片的極速發(fā)展， 多個芯片搭配起來完成通信和多媒體功能的應(yīng)用越來越廣泛。目前， 在國內(nèi)外手機軟件應(yīng)用與開發(fā)領(lǐng)域中能將協(xié)議棧部分獨立移植出來的產(chǎn)品很少， 國內(nèi)外只有少數(shù)幾家擁有GSM /GPRS協(xié)議棧的公司才有可能做到。一般情況下， 客戶需將手機軟件交由協(xié)議棧提供公司來對相應(yīng)協(xié)議棧進行移植， 或者客戶自己在開發(fā)手機軟件的時候就必須針對某個特定協(xié)議棧來進行。

　　2  VPSFD設(shè)備實現(xiàn)

　　文中的VPSFD是研究中命名的一種虛擬設(shè)備，全名Virtual Protocol Stack Flash Device， VPSFD是專為智能手機協(xié)議棧開發(fā)的Flash 訪問抽象層。

　　VPSFD設(shè)備的實現(xiàn)是在物理F lash設(shè)備上劃分一塊獨立區(qū)間， 將其模擬為一個物理設(shè)備， 并以一套專用接口封裝對其訪問。VPSFD 以FMM ( FlashM emoryManagement)為基礎(chǔ)， 所以自然提供掉電保護， 壞塊處理， 臟快回收等保護功能。VPSFD 所管理的FLASH 區(qū)塊， 一定要獨立于其他物理Flash 訪問接口; 除了VPSFD 設(shè)備其他接口不能訪問， 就好像Flash設(shè)備上的這個區(qū)間不存在。VPSFD 結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1  VPSFD結(jié)構(gòu)圖

　　2. 1  VPSFD物理層描述

　　VPSFD設(shè)備分成三部分， 其中Sw ap A rea用于數(shù)據(jù)交換， 不能存儲信息。Data A rea 存儲用戶數(shù)據(jù)。但是在第一個Data A rea的首部有部分區(qū)域獨立劃分出來(H ead A rea)， 存儲設(shè)備信息和壞塊表。

　　壞塊表中1B it表示一個扇區(qū)的狀態(tài)， 1正常， 0壞塊。Head A rea區(qū)域以Sect為單位， Sect數(shù)量由num_id_sect指定。

　　Data A rea區(qū)域存儲數(shù)據(jù)以Sector為單位， 每個sector包括首部4By te 附加信息和512By te 有效數(shù)據(jù)。因此每個Data A rea 包含[ D ataA reaS ize / ( 4 +512) ]個扇區(qū)( SectPerB lk)。VPSFD 設(shè)備用于存放數(shù)據(jù)的扇區(qū)共有num sect= SectPerB lk* DataAreaNum - num _ id _ sec;t 可以存儲信息numsect*512By te。

　　VPSFD設(shè)備接口中要求輸入的地址參數(shù)是指邏輯上相對于VPSFD設(shè)備基址VPSFD_BASE _ADDRESS( 0x007D0000)的偏移量; VPSFD的設(shè)備基址是所依附的物理F lash的真實物理地址。例如輸入地址參數(shù)0x100， 實際上是指物理地址的0x007D0100. 但是由于VPSFD在FMM上封裝， 所以FMM 又會對這個地址進行變換， 具體變換請參考FMM 的說明文檔。這樣一來物理地址0x007D0100也被當(dāng)作邏輯地址重新?lián)Q算了。至于對物理地址0x007D0100的讀寫操作到底處理的是哪個地址的數(shù)據(jù)VPSFD 并不關(guān)心， 具體靠FMM 保證。這樣得出的結(jié)論就是不能繞過VPSFD 設(shè)備接口來直接調(diào)用底層驅(qū)動， 或硬件指令直接讀取0x007D0100。對于智能手機協(xié)議棧程序這一點要引起重視。

　　2. 2  VPSFD設(shè)備驅(qū)動接口

　　VPSFD程序流程: VPSFD 設(shè)備以Sector為單位讀取數(shù)據(jù)， 數(shù)據(jù)修改遵循 讀取! 修改! 寫回?的過程。先讀取扇區(qū)數(shù)據(jù)到內(nèi)存， 對內(nèi)存數(shù)據(jù)進行修改，然后寫回VPSFD 設(shè)備。

　　設(shè)備操作:

　　BOOLEAN VPSFD_FLASH _In it( vo id) / /初始化VPSFD設(shè)備, 成功返回TRUE; 失敗FLASH;

　　vo id VPSFD_FLASH _C lose( vo id) / /關(guān)閉VPSFD設(shè)備。

　　vo id VPSFD _FLASH _GetD ev iceInfo ( uint32*sector_size_ptr， uint16* sector_num _ptr) / /查詢設(shè)備信息; 返回sector_size_ptr扇區(qū)大小， VPSFD 設(shè)備固定FMM _SECTOR_SIZE; sector_num _ptr實際上可以用于存儲用戶數(shù)據(jù)的扇區(qū)數(shù)。所以VPSFD設(shè)備可以存儲的數(shù)據(jù)的理論大小為M idsize= ( secto r_size_ptr* sector_num _ptr); 因此VPSFD的有效邏輯地址范圍為[ 0， M idsize)的閉開區(qū)間。

　　扇區(qū)操作:

　　u int16 VPSFD _FLASH _A ddrToSector( uint32 addr) / /根據(jù)地址， 確定該地址所在的扇區(qū)， 并返回扇區(qū)號。注意這個扇區(qū)號是邏輯扇區(qū)號， 并不是實際物理扇區(qū)號， 不能直接與Flash 物理地址對應(yīng)。輸入addr， 邏輯地址必須在[ 0， M idsize)閉開區(qū)間返回邏輯扇區(qū)號， 若addr越界返回0xFFFFu int32 VPSFD_FLASH _SectorToAddr( uint16 uSector_No) / /返回邏輯扇區(qū)號對應(yīng)的邏輯扇區(qū)的起始地址; 輸入uSector_No， 邏輯扇區(qū)號， 返回對應(yīng)的邏輯扇區(qū)的起始地址地址操作:

　　u int32 VPSFD _ FLASH _ IsEmptySpace ( u int32u lStart_Addr， u int32 u lEnd_Addr) / /確認(rèn)所指定的邏輯地址之間的物理空間是否沒有使用過。輸入ulStart_Addr; u lEnd_Addr， 邏輯地址必須滿足合法， 且StartAddr< = EndAddr。返回TRUE， 空間未使用，[ StartAddr， EndAddr]的閉區(qū)間中沒有任何扇區(qū)被使用。FALSE， 空間已使用， [ StartAddr， EndAddr]的閉區(qū)間中至少一個扇區(qū)被使用。目前實現(xiàn)當(dāng)?shù)刂凡缓戏〞r也返回FALSE， 這樣容易出現(xiàn)誤操作。這個問題建議修改接口返回值不要為BOOL型， 并增加地址錯誤的返回碼。

　　讀寫操作:

　　u int16 VPSFD _FLASH _ReadWord( u int32 dwA d??dr) ;

　　vo id VPSFD _FLASH _ReadWo rdByCount ( u int 32dwAddr, uin t16* pBuffer, u int32 dwCount) ;

　　BOOLEAN VPSFD _FLASH _R ead ( uint32 dwA ddr, u int8* pBu,f uint32 dwRead_Len);

　　BOOLEAN VPSFD _FLASH _W riteW ord ( u int32 dwAddr, uin t16 wData) ;

　　BOOLEAN VPSFD_FLASH _W rite( uint32 dwA ddr, const uint8* pBuffer, u int32 dwLen);

　　BOOLEAN VPSFD_FLASH _Copy ( uint32 dwDes tAddr, uint32 dwSrcAddr, u int32 dwLen);

　　讀寫接口又細(xì)分為三部分， 讀接口， 寫接口， 復(fù)制接口。由于它們的接口定義接近， 而且實現(xiàn)上也都以其中的VPSFD _FLASH _Read和VPSFD _FLASH_W rite為基礎(chǔ)， 在其上簡單封裝， 對照程序即可理解。所以這里只介紹以上兩個接口。

　　對整體手機軟件來說， 在編譯后， 系統(tǒng)的代碼量比原來手機軟件有所增加， 對系統(tǒng)的F lash要求提高了一些。但是在整個系統(tǒng)維護和移植上有了很大的優(yōu)勢， 便于用戶用此手機軟件設(shè)計去增加獨特的功能和定制特有的風(fēng)格， 而不用考慮底層協(xié)議棧的實現(xiàn)細(xì)節(jié)， 大大節(jié)省了系統(tǒng)的開發(fā)成本。

　　3  結(jié)束語

　　討論了智能手機協(xié)議棧虛擬F lash設(shè)備的研究與實現(xiàn)， 提出了一個有效的實現(xiàn)方法， 綜合考慮了手機軟件系統(tǒng)的可配置性， 開發(fā)成本和系統(tǒng)性能， 研究和實現(xiàn)的軟件系統(tǒng)架構(gòu)具有較高的通用性。