一种快速拷贝数据到FAT分区的方法

福州瑞芯微电子股份有限公司 刘 翊

一种快速拷贝数据到FAT分区的方法

福州瑞芯微电子股份有限公司 刘 翊

本方案先将拷贝数据制作成最小FAT32分区镜像文件(最小指刚好存放下拷贝数据，没有冗余空间)。接着在写入镜像文件前获取实际分区容量，根据获取到的分区容量调整镜像文件中的FAT32数据，然后按FAT32分区的组织顺序（FAT32分区由保留区、FAT1区、FAT2区和数据区组成）依次将镜像文件中的保留区、FAT1区、FAT2区和数据区内容写入到分区。此方法的写入过程是直接调用磁盘驱动的扇区读写接口，去掉了文件系统层的开销。提前制作好FAT32镜像可以省去拷贝前格式化分区的时间，而分区容量不同带来的修改开销很少。如果写入的设备有自己的驱动程序并提供扇区的读写接口，那么也可以不通过标准磁盘读写接口进行写入，解决一台PC最多同时存在26个盘符的限制。

快速拷贝；Fat32；预烧录

1 引言

目前，拷贝数据到FAT32分区的方法主要包括如下步骤：首先将设备与电脑相连接，并挂载为磁盘；而后通过windows提供的格式化功能将磁盘格式化为FAT32分区格式；进而再将数据拷贝至FAT32分区中。然而，这种方法却存在着诸多弊端：首先，数据拷贝至分区要调用FAT32文件系统接口，这会增加部分系统资源和时间开销；其次，将磁盘格式化为FAT32分区格式时间开销大，分区容量越大，所花费的时间越长，影响写入效率；再次，由于上述方法需要依赖于磁盘，而Windows本身最多支持26个盘符，也就是说，最多只允许26台设备同时进行写入操作。

综上所述，如何能够快速地将数据写入至FAT32分区中，且使得烧录过程不受待磁盘数量的限制，进一步提升写入数据的效率，满足工业化生产的需求，是一个亟需解决的问题。

2 方案总体设计与实现

2.1 具体实施步骤

1）通过创建FAT32镜像工具，将要拷贝的数据制作成最小FAT32镜像文件,镜像文件包含FAT32分区信息和拷贝数据。

2）连接设备,写入数据前获取设备的分区容量，由于镜像文件不是按真实分区容量制作，所以在将镜像文件写入到分区前，需要根据真实的分区容量来修改镜像文件的FAT32分区数据。

3）提取镜像文件中的保留区数据，保留区数据位于FAT32镜像文件的前32个扇区。

4）根据真实分区容量重新计算总扇区数和FAT扇区数，然后更新保留区中DBR和备份DBR数据。

5）写入保留区数据,通过调用磁盘驱动或者设备驱动的写扇区接口，将修改后的保留区数据写入到分区的LBA0位置。

6）提取镜像文件中的FAT区数据,FAT区保存着所有文件的簇链信息，它紧接在保留区数据后面。

7）根据新的FAT扇区数，扩展FAT分区数据，扩展FAT过程是申请一个新的FAT扇区数*512字节的空间并初始化为全0，拷贝原始的FAT数据到新申请的空间。

8）写入FAT分区数据到分区LBA32位置。

9）提取镜像文件中的数据区数据，数据区是存放拷贝内容的地方，前面的保留区、FAT分区都属于FAT32文件系统信息。写入到FAT分区结束的位置。

2.2 具体实施说明

在本实施方式中，所述FAT32分区包括保留区，FAT区和数据区，则所述FAT32分区格式的镜像文件包括保留区数据，FAT区数据以及数据区数据。

FAT32分区格式中，保留区数据位于FAT32分区格式的镜像文件的前32个扇区，包括DBR和备份DBR，DBR（DOS BOOT RECORD，DOS操作系统引导记录）通常位于扇区0的位置，包括两部分内容：DOS引导程序和BPB（Bios Parameter Block ，BIOS参数块）。其中DOS引导程序用于完成DOS系统文件的定位与装载，而BPB用于存储分区的磁盘信息，引导程序或设备驱动程序根据BPB中存储的磁盘信息将磁盘逻辑地址转换成物理地址。

FAT区数据中包括主文件分配表及其备份，所述主文件分配表用于存储磁盘数据链接关系的数据结构。保留区、FAT区所存储的为FAT32分区文件系统信息，数据区用于存储待拷贝的数据。

由于镜像文件是按拷贝数据的大小生成的，因而需要按分区真实容量对镜像文件的内容进行调整，所述对镜像文件的内容进行调整包括：根据所获取的FAT32分区真实容量，重新计算调整后的FAT32分区格式镜像文件的总扇区数以及FAT区的扇区数，并修改FAT32分区格式镜像文件的保留区数据中的DBR和备份DBR的总扇区数，以及FAT区的扇区数的值。在本实施方式中，可以用如下公式完成对调整后的FAT32分区格式的镜像文件的总扇区数以及FAT区的扇区数的计算：

n_vol=n_disk/512

tmpValue = n_vol - 32；

tmpValue2 = ((256 * nSecPerCluster) + 2) >> 1；

n_fat = (tmpValue + (tmpValue2 - 1)) / tmpValue2；

其中，n_vol表示镜像文件的总扇区数，n_fat表示镜像文件的FAT区的扇区数，n_disk表示分区容量，以字节为单位，nSecPer-Cluster表示每个簇占用的扇区数，tmpValue和tmpValue2表示计算时的临时文件。在本实施方式中，FAT区包括FAT1区和FAT2区，则所述方法还包括步骤：根据计算得出的调整后的FAT32分区格式的镜像文件的的FAT区的扇区数，对FAT1区和FAT2区数据进行修改。例如原有的镜像文件的FAT1区大小为4M，而所获取的FAT分区大小为4G，则根据上述公式所计算得到的调整后的FAT1区大小为12M。也就是说，需要对原有的FAT1区大小进行扩展，增加8M数据以适应FAT32分区存储容量的需要，为减少扩展FAT1区所花费的时间，可以在原有FAT1区所在存储位置的末尾进行扩展，在本实施例中，即将需要扩展的8M数据添加于原有FAT1区所在存储位置的末尾。优选的，扩展FAT1区过程如下：首先，根据计算得出的FAT1分区的扇区数申请新的一块存储空间，所述存储空间大小为计算得出的FAT1分区的扇区数*512字节，此空间即为扩展后的FAT1分区大小；而后将所述存储空间内容初始化为0，并拷贝扩展前的FAT1区数据至所述存储空间。FAT2分区的调整与FAT1相同，FAT1区与FAT2区数据修改完成后，就可以对其进行烧录。

3 结论

将拷贝数据的操作替换为写入扇区,不仅节约文件系统层的开销，且无需在拷贝前对分区进行格式化，大大缩短拷贝过程所花费的时间，提高了效率。此外，由于所述方法并不依赖于Windows系统磁盘接口来袖，因而只要设备驱动程序有读写扇区的接口，即可使拷贝操作不受26个磁盘限制，从而大大提高并发度，满足了规模化生产的需要。

[1]张帆,史彩成．Windows驱动开发技术详解[M]．电子工业出版社,2008．

[2]Microsoft．Fat32 File system specification[S]．2000,12．