CH375在机车智能测温系统中的应用

　　根据DOS文件管理系统格式，声明必要的结构体，用于增强程序的跨平台可操作性及可读性。需要定义的结构体为DPT(DOS分区表)、MBR(主引导记录)、BPB16(BIOS参数块，仅适合于FAT12及FAT16)、BPB32(仅适合于FAT32)、FDT(文件目录表)、LFDT(长文 件名 FDT)等。除DPT、MBR外，其它结构体的内容在FAT硬件白皮书中均有专门表格详细说明。

　　声明并初始化必要的全局变量。首先必须读取首个物理扇区，即MBR扇区，取得DBR的相对起始地址，然后读取DBR的内容。有些U盘没有MBR，首个物理扇区就是DBR区，因此必须进行判断：若扇区首字节为0xeb或0xe9，则为DBR区，否则为MBR区。其次设置重要变量，并计算DOS各分区的起始LBA值。需要处理的变量按先后顺序如下：每扇区字节数、每簇扇区数、FAT表起始地址、单FAT表扇区数、根目录区扇区数(FAT32为0)、数据区起始地址、数据区总簇数、FAT类型及根目录的起始地址等。FAT类型按如下标准进行判定，如果数据区总簇数少于4085，则为FAT12类型；否则，若少于65525，则为FAT16；大于或等于65535为FAT32。

　　定义大小端模式转换程序。单片机对于字或双字数据的存储多采用大端模式，而绝大多数PC机为小端模式。U盘中的文件管理由于要兼容PC机，存储格式几乎均为小端格式。因此进行U盘数据操作时，如果读写字或双字数据，则必须进行大小端模式转换。

　　FAT表基本 操作，包括查找空簇、读写指定簇内容。可编写子函数来解决查找空簇的问题，设计思路为读取FAT表特定扇区，然后按FAT类型不同分情况讨论。从第2簇开始，将代表特定簇的单元逐个与0比较，若不为0，则偏移地址作相应移动，例如FAT16每次移动2字节，而FAT32为4字节；至于 FAT12，由于每12比特表征一簇，必须考虑FAT扇区的“边界问题”(如图4所示)，需判断簇的奇偶性、设置边界校验标志，以解决边界问题。对给定簇号以读写FAT表对应单元的问题，也可编写子函数进行解决，该函数需要指定簇号、待写内容，还要给定输出指针变量。执行时根据簇号计算指定簇号所在扇区地址，将其读出，然后另存指定簇的内容，写入新内容，最后将修改后的扇区数据重新写入U盘原位置。为了使程序精简，还可将读指定簇内容的子程序与该函数并成单个子函数，考虑到待写内容即使在FAT32下，其有效值也不会超过0x0fffffff，因此编写程序时，可以均将其定义为双字类型，然后设定某值，例如0xf0000000，若待写内容为此值时，则不写入该簇内容，这样就保证了对FAT表只读不写。

　　最后，对FDT表进行基本操作及文件的创建、读写。根据文件系统有无根目录区，分情况读取FDT特定扇区。分析扇区数据时，如果待查看文件与待写入文件重名，则要读出文件首簇号及大小，到FAT表找到文件末簇，接着根据文件大小，判断待添加内容在簇中哪个扇区、扇区的哪个位置，读出并修改该扇区内容，然后重新写入，最后修改文件大小。

　　2 C语言移植

　　由于C语言具有良好的可移植性，编写文件管理程序，推荐在PC机上先实现，再移植至单片机平台。在PC机实现，硬件上只要求PC机有USB口；而软件方面，PC机编程具有以下特点：(1)读写扇区有专用函数；(2)要使用伪指令#pragma pack(1)，使编译后的结构体字节对齐；(3)读写字或双字数据不必进行大小端模式的转换。

　　对于读写扇区，主要有以下两种方案：

　　其一，调用Windows API函数进行基本扇区读写。开发工具Dev—c++，包含头文件windows.h。方法是调用CreateFile( )打开设备端口；接着用SetFilePointer( )调整字节位置；最后用ReadFile( )或WriteFile( )进行扇区读写。

　　其二，调用DOS函数进行扇区读写。有两组函数供调用：(1)biosdisk( )，功能是使用中断0x13，直接调用BIOS进行磁盘操作；(2)absread( )及abswrite( )，可读写U盘的逻辑扇区，调用前须确定存储设备盘符，需指定待操作的逻辑扇区号。

　　在PC机上编写文件管理程序，无需外接硬件，操作简易；软件调试通过之后，代码可高效移植至单片机平台，极大提高了项目的开发效率。

　　3 结果比较

　　项目中本部分程序篇幅670行，文件管理层自编程序进行调试，在型号ATMega64的AVR单片机平台上测试通过。表1为采用ICCAVR编译后资源占用情况的对比，可见自编代码占用资源仅占后者的70％，远胜于后者。至于执行单步调试、修改延时等方面，其直观灵活性更明显。

　　4 结束语

　　在所涉及项目中，通过自编文件管理操作代码，使程序更为优化，极大减小了主系统的负担。按此方法设计的测温系统，能实时记录危险时刻的温度、时间数据，操作者只需往USB接口插入存储设备，系统即将数据以文本写入设备，简单实用，易于推广。通过分析读取到的数据，对确定电力部件发热状况、找出危险因素并进行预防，均有实用价值。