CN203552250U - 一种利用虚拟磁盘进行文件交互的嵌入式设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种利用虚拟磁盘进行文件交互的嵌入式设备，包括：微处理器、记忆体和以太网网卡，其中，所述记忆体包括用于创建虚拟磁盘、加载文件系统及通过FTP服务端进行文件交互的文件交互存储区间；所述以太网网卡包括支持FTP传输的10/100Mbps网络PHY芯片及对应的网络接口,以及其中，嵌入式设备通过由以太网网卡搭建的网络与一个或多个外部设备连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种利用虚拟磁盘进行文件交互的嵌入式设备，属于嵌入式设备领域。
背景技术
在现代工业中，嵌入式设备应用数量庞大，嵌入式设备与外界的文件交互也很普遍，但是由于通常的嵌入式设备的硬件或者软件的条件限制，不能使用大容量存储单元，或者存储单元不支持文件系统。由此，外部设备的文件无法直接传输至嵌入式设备，只能分解成数据包或通过其它方式发送至嵌入式设备，这样的技术方案效率十分低下；同时，通常的嵌入式设备自身也不支持文件操作，当嵌入式设备需要文件交互时就会非常困难，只能将文件信息通过其它方式传输出去，外界设备接收信息后再保存成文件处理，也十分繁琐不便；这样的技术方案对嵌入式设备本身的信息管理存在诸多不便，同时文件信息的频繁转换也容易产生错误，降低系统稳定性。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本实用新型提出了一种利用虚拟磁盘进行文件交互的嵌入式设备。
所述嵌入式设备包括硬件部分和软件部分，一般地，硬件部分包括微处理器(CPU)、记忆体、以太网网卡。软件部分包括支持利用虚拟磁盘进行文件交互的嵌入式操作系统、支持FTP协议的TCP/IP协议栈。根据本实用新型的嵌入式设备，在所述嵌入式设备中，利用建立虚拟磁盘的方法加载文件系统，通过加载FTP服务端由外部设备控制文件的操作交互，例如控制文件的上传下载。此技术可应用于需要文件交互而系统资源有限的嵌入式设备中。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下的技术方案：
一种利用虚拟磁盘进行文件交互的嵌入式设备，包括：微处理器、记忆体和以太网网卡，其中，所述记忆体包括用于创建虚拟磁盘、加载文件系统及通过FTP服务端进行文件交互的文件交互存储区间；所述以太网网卡包括支持FTP传输的10/100Mbps网络PHY芯片及对应的网络接口，其中，嵌入式设备通过由以太网网卡搭建的网络与一个或多个外部设备连接。
优选地，所述记忆体包括随机存储器（RAM），其中文件交互存储区间设置在随机存储器中。
优选地，所述随机存储器设置为至少128MB的容量，其中文件交互存储区间小于随机存储器的容量。
优选地，所述文件交互存储区间设置为0至100MB。
优选地，所述记忆体还包括用于存储启动程序和/或支持文件系统的嵌入式操作系统的非易失性储存器。
优选地，所述随机存储器包括LPDDR2同步动态随机存储器。
优选地，所述非易失性储存器设置为至少4MB。
优选地，所述非易失性储存器包括NANDFLASH。
根据本实用新型的嵌入式设备的硬件部分和/或软件部分一般是在嵌入式设备开发过程中实施，但优选地也可在现行的嵌入式设备的硬件部分和/或软件部分中进行改造，例如加装一以太网网卡等。
与现有技术相比，本实用新型具有以下显著优点和有益效果：
通过本实用新型的嵌入式设备，经由嵌入式操作系统在其RAM内建立虚拟磁盘并加载文件系统，对该虚拟磁盘分区、分配盘符并格式化；开启FTP服务端程序，并以虚拟磁盘分区作为FTP服务端根目录，经由网卡提供的网络将需要文件交互的外部设备连接至嵌入式设备，通过FTP客户端服务，由外部设备控制FTP服务端，即控制虚拟磁盘内的文件的操作，例如控制文件的上传下载。从而解决了上述现有技术的设计难点和不足，开拓了文件交互的新方式，为系统设计提供了更方便灵活的解决方案。
根据本实用新型的嵌入式设备，可以利用较少的硬件资源实现嵌入式设备的文件交互，且虚拟磁盘的大小可任意调整以适应不同大小的文件，当无需文件交互时可删除虚拟磁盘。由此，合理利用了RAM的空间，对硬件资源有限的嵌入式设备非常适用。
本实用新型的技术方案设计精巧，应用广泛，非常适用于存储器容量有限，系统功能有限的嵌入式设备，可广泛应用与设备与主站，设备与设备间的文件传输，实现低成本的高效率应用。
附图说明
以下结合附图，对本实用新型的实施例进行详细的描述。
图1为实施根据本实用新型的嵌入式设备的结构示意图；
图2为根据本实用新型的嵌入式设备创建虚拟磁盘过程的流程图；
图3为外设与所述嵌入式设备文件交互过程的流程图；
图4为文件交互完成后对磁盘执行维护操作的流程图。
具体实施方式
如图1所示，为本实用新型的嵌入式设备10的一优选实施例。其中，嵌入式设备10包括：微处理器，其以附图标记CPU1表示；随机存储器，其以附图标记RAM2表示；以及以太网网卡3。嵌入式设备10通过网络可与一个或多个外部设备4同时连接或相继连接以进行文件交互，其具体的利用虚拟磁盘进行文件交互的过程在下文有详细的描述。
在本实用新型中，嵌入式设备10配套的软件为嵌入式操作系统，利用操作系统封装的TCP/IP协议栈，搭建FTP服务器。
在进一步的一优选实施例中，CPU1可采用飞思卡尔COLDFIRE系列高性能32位处理器，RAM1可采用128MB LPDDR2 SDRAM，以太网网卡3可包括10/100Mbps网络PHY芯片及对应的网络接口，优选地还可包括4MB的NANDFLASH，用于存储启动程序和/或嵌入式操作系统。
在再进一步的一优选实施例中，操作系统为MQX嵌入式实时操作系统。
在再进一步的一优选实施例中，RAM1具有128MB以上的大内存，可以任意划分出几MB至几十MB的内存用作虚拟磁盘。传统的以FLASH作为文件交互的方式因为其FLASH硬件擦除写入的工作模式会带来很大的延时，对嵌入式设备实时响应有很大影响，而虚拟磁盘方式的基础是建立在RAM操作上的，理论上可以做到跟RAM同步，只要数据接口的速度足够快（本实用新型采用FTP传输，理论速度百兆网卡可以达到100Mb/s），完全可以保证系统实时性的要求，更适合嵌入式设备的应用。
在再进一步的一优选实施例中，以太网网卡3的网络接口包括有线网络接口和/或无线网络接口，以扩展嵌入式设备10的适用性，例如，在无线的网络环境中，嵌入式设备10和外部设备4可以有高度的安装自由性而不受网线布置，或现有网线接口的位置和数量的约束。而在有线的网络环境中，可利用现有的网络布线进行高速稳定的网络连接。在实际使用中，与嵌入式设备10连接的外部设备4可能为各种不同功能或类型的设备，其网络接口的类型也因此可能不是一致的，由此，嵌入式设备10也可以同时与适用于无线网络连接的外部设备和适用于有线网络连接的外部设备连接，以进一步提高嵌入式设备10的适用性。
嵌入式设备10所实施的虚拟磁盘文件交互设计由三部分组成：
1.嵌入式设备10的虚拟磁盘创建过程的设计；
2.外部设备与嵌入式设备10文件交互的设计；
3.文件交互完成后对虚拟磁盘维护操作的设计。
下面将分别对以上设计进行具体阐述：
1.嵌入式设备10的虚拟磁盘创建过程的设计
如图2所示，首先嵌入式设备10需要具备足够大的RAM2供操作系统建立虚拟磁盘使用，例如在至少128MB的RAM2中划分0-100MB用作建立虚拟磁盘。同时需具备以太网网卡3供FTP传输文件时使用，软件环境需操作系统支持RAM虚拟磁盘的创建与删除、文件系统的加载与卸载，以及支持FTP协议的TCP/IP协议栈。
具体操作过程如下：
1.1系统根据用户交互文件的大小，分配合适大小的RAM内存用作文件交互存储区间；
1.2系统在文件交互存储区间内建立虚拟磁盘；
1.3在虚拟磁盘中加载文件系统；
1.4对虚拟磁盘分区并分配盘符；
1.5对虚拟磁盘分区格式化；
1.6建立虚拟磁盘分区过程完毕。
2.外部设备4与嵌入式设备10的文件交互的设计
如图3所示，嵌入式设备10应先初始化FTP文件传输的环境。将建好的虚拟磁盘分区设置为FTP服务端的磁盘交互空间，虚拟磁盘根目录即为FTP服务端根目录，开启操作系统中对应FTP服务端进程，设置FTP访问账户的权限、用户名与密码，将嵌入式设备10与外部设备4用网线连接，完成传输环境搭建。嵌入式设备10本身可以将需要传输的信息生成相应格式的文件存放在虚拟磁盘分区中，等待外部设备4进行操作；外部设备4也可以将文件传输到嵌入式设备10的FTP相应目录下，供系统操作。
具体操作流程：
2.1将虚拟磁盘分区设置为FTP服务端的交互空间；
2.2嵌入式设备10加载FTP服务端；
2.3设置FTP服务端访问账户权限、用户名和密码；
2.4网络连接外部设备4与嵌入式设备10；
2.5由外部设备4完成虚拟磁盘内的文件传输与操作。
3.文件交互后对虚拟磁盘操作的设计
如图4所示，当系统完成文件交互后，若接收到删除磁盘指令、检测到RAM2的内存可用值低于预设的警戒值，或者在预设的时间间隔内无文件操作时，则系统对虚拟磁盘做删除操作，以节省RAM2的空间供系统调用。
具体操作流程：
3.1系统完成文件交互；
3.2当系统接收到删除磁盘指令、检测到RAM可用值低于预设的警戒值或在预设的时间间隔内无文件操作时，删除虚拟磁盘；
3.3当下一次需要文件交互时，重新创建虚拟磁盘，开启新一轮文件传输，即跳回至步骤1.1。
例如，当外部设备4通过FTP服务端对虚拟磁盘内的文件进行传输与操作时，CPU1检测到有文件更新需求（例如进行文件更新的可执行指令），对虚拟磁盘内已交互的文件或待创建的文件做相应的操作，如更新、增加或删除；若长时间无文件传输超过预设的时间间隔、CPU检测到RAM容量低于预设的警戒值或CPU接收到删除虚拟磁盘的指令，则删除虚拟磁盘，释放虚拟磁盘所占的RAM2的空间。
在实际操作中，外部设备4可能是一PC机、另一嵌入式设备10或执行一定功能的其他数字设备，嵌入式设备10由于在其RAM内加载了FTP服务端，实际上，在一可行的实例中，通过该FTP服务端，外部设备4相当于作为客户端访问作为文件服务器端的嵌入式设备10。
在一优选实施例中，针对同一文件，同一时刻只能由一台外部设备4进行交互操作，以保证数据安全和稳定，当另一台外部设备4需要对该文件进行操作时，必须等待上一台外部设备4的文件操作结束，由此实现了FTP服务端的文件的分时复用，其中，同一文件指的是占据同一储存空间区段的数据的集合。然而，嵌入式设备10也可以同时与多台外部设备4相连，每一台外部设备4在同一虚拟磁盘的同一分区或不同分区内分别同时操作不同的文件。
以上所述，只是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本实用新型的技术效果，都应属于本实用新型的保护范围。在本实用新型的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。例如，可通过一个单一的实体、单元或处理器执行两个或更多的功能。即使个别的技术特征在不同的权利要求中引用，本实用新型还可包含共有这些特征的实施。
Claims (4)
1.一种利用虚拟磁盘进行文件交互的嵌入式设备，其特征在于，包括：微处理器、记忆体和以太网网卡，
其中，所述记忆体包括用于创建虚拟磁盘、加载文件系统及通过FTP服务端进行文件交互的文件交互存储区间；所述以太网网卡包括支持FTP传输的10/100Mbps网络PHY芯片及对应的网络接口,以及
其中，嵌入式设备通过由以太网网卡搭建的网络与一个或多个外部设备连接；
其中，所述记忆体包括随机存储器，其中文件交互存储区间设置在随机存储器中，所述随机存储器设置为至少128MB的容量，其中文件交互存储区间小于随机存储器的容量；
其中，所述文件交互存储区间设置为0至100MB；
其中，所述记忆体还包括用于存储启动程序和/或支持文件系统的嵌入式操作系统的非易失性储存器。
2.根据权利要求1所述的一种利用虚拟磁盘进行文件交互的嵌入式设备，其特征在于，所述随机存储器包括LPDDR2同步动态随机存储器。
3.根据权利要求1所述的一种利用虚拟磁盘进行文件交互的嵌入式设备，其特征在于，所述非易失性储存器设置为至少4MB。
4.根据权利要求1所述的一种利用虚拟磁盘进行文件交互的嵌入式设备，其特征在于，所述非易失性储存器包括NANDFLASH。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109445986A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-03-08 | 南京壹进制信息技术股份有限公司 | 一种备份数据集挂载方法和备份数据集快速恢复、挂载系统 |
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