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嵌入式FAT32文件系统设计与实现：基于振南znFAT（上）

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嵌入式FAT32文件系统设计与实现：基于振南znFAT（上）

Name: 嵌入式FAT32文件系统设计与实现：基于振南znFAT（上）
Brand: Jingdong book
SKU: 3118106871
Price: 41.05 USD
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套书内容特点
本套书共分为上下两册，内容上循序渐进，步步引导，从基础到提高，从常规到创新，从保守到发散，从理论到实践，在把原理与方法讲清楚之后，又基于配套的ZNX开发板做了大量的实验，努力让读者开卷有益，真正有所感悟与收获。
上册侧重于入门与基础，首先通过几个实例让读者初步认识FAT32与SD卡，随后便全面展开了系统化的讲解，实现了几个基本的文件操作功能，并对znFAT的一些简单应用进行了介绍；下册侧重于创新、拓展与提高，振南将继续带领读者实现更多、更具特色的文件操作功能，更重要的是提出了znFAT中一些独创的核心算法，并展示了它们在提高系统性能与加速数据读/写方面所起到的重要作用。同时，配套了一些更为精彩的实验，它们绝大部分都是振南的原创，有助于读者掌握、提高。书中包含的实验大部分是基于振南的ZNX开发板的，而且由于ZNX对51、AVR、STM32全系列CPU芯片的支持，这些实验很多都是跨平台的，这使其更加精彩，也更加突显了znFAT极强的可移植性与实用价值。

Content Description

振南这几年一直在研究FAT32文件系统与SD卡、Flash等嵌入式存储的相关技术，初衷一方面在于振南对它的浓厚兴趣，因为其中蕴涵着很多非常巧妙的设计思想和理念，通过更加系统化、工程化的开发实践，自身的水平得到了很大的提升；另一方面随着嵌入式存储技术的迅猛发展，基于通用嵌入式FAT32文件系统的应用与产品层出不穷，这催生了对这方面技术和功能的极大需求。振南希望通过自己的研究，让广大的爱好者与工程师轻松地进入这一领域，对大家产生一定的参考意义。
基于振南长期而深入的研究，一个精简、优秀而功能完备的嵌入式FAT32文件系统方案很早便应运而生，并一直维护至今，这就是振南的znFAT。经过几年的推广与无数的验证，它已广为流传，在各个硬件平台、各个应用系统中发挥着其不可替代的作用。
为了能让FAT32文件系统的嵌入式应用更加深入人心、让更多人受益于它的方便与强大，振南花费三年时间特著此书，全面讲述其各种技术细节、实现技巧、创新策略与算法、应用实例、移植方法等。
振南知道无数人都在急切地盼望着此书问世，但因为振南精益求益的性格特点、做事原则以及写作、出版过程中一些琐碎的事情，使得此书的进度稍显滞后，请读者谅解。

Catalogue

第1章欲善其事，必利其器：振南的ZNX模块化开发板介绍
1.1振南的ZNX模块化开发板
1.1.1 ZNX的基板
1.1.2 ZNX的配套模块
1.2 ZNX开发板的使用与测试
1.2.1统一的下载与通信接口
1.2.2 USB转串口模块
1.2.3实验： ZNX开发板的全面测试

第2章端倪初现，实验切入： MP3数码相框的初步实现
2.1实验准备： MP3数码相框的硬件选配
2.2硬件模块简介
2.3编程实现

第3章逐渐深入，转入正题：新型存储器SD卡的引入
3.1 FlashROM的数据“灌入”——编程
3.1.1使用烧录器
3.1.2振南的方法
3.2新型存储器
3.2.1格式化与文件写入
3.2.2 SD卡读/写模块
3.3实验：简易SD卡MP3数码相框
3.3.1 WinHex软件的使用
3.3.2 SD卡扇区读/写程序模块
3.3.3简易SD卡MP3数码相框的实现

第4章自建模型，会意由衷：让我们的思想与FAT32接轨
4.1文件管理模型
4.1.1原始模型
4.1.2改进模型
4.2 FAT32文件系统
4.2.1逼近模型
4.2.2 FAT32的轮廓

第5章轻踏上路，初涉分析：开启FAT32文件系统之门
5.1 FAT32文件系统的入口——主引导记录MBR
5.2“手工解析”MBR——基于WinHex
5.3解析MBR的程序实现
5.3.1笨实现方法
5.3.2改进方法1：结构化实现方法
5.3.3关键：大小端问题
5.3.4改进方法2：通用化的解析方法
5.4硬件平台上的验证
5.4.1编写测试代码
5.4.2验证实验结果
……
第6章摘取参数，精准定位：FAT32中的关键部分-DBR
第7章文件在手，剖析寻数：文件目录项分析与信息提取
第8章渐入渐深，初触核心：展示FAT32绝妙的簇链结构
第9章数据读取，纷繁交错：挑战数据读取赛程中的繁杂逻辑
第10章数据游走，平台转移：电子书实验与交叉开发模式
第11章文件匹配，目录扩展：文件名匹配与目录的簇链结构
第12章逐层深入，寻踪及致：突破根目录进入更深层多级目录
第13章真知实践，精彩展现：套书的第一个实验专题
附录 znFAT的移植与应用
振南启示录Ⅰ
振南启示录Ⅱ
振南启示录Ⅲ
振南启示录Ⅳ
振南启示录Ⅴ
参考文献

Book Abstract

导读
此套书分上下两册，共有二十余章，各章在知识上前后关联、相辅相成完整严密，而且适当地进行了实验的穿插，从而使书在整体上显得浑然一体、生动耐读。为了方便读者快速转到自己的兴趣点，振南特设置了导读部分：
①想了解znFAT的移植与使用方法，请参见上册的附录《znFAT的移植与应用》。
②想了解SD卡物理扇区读/写驱动的细节、具体实现与调试方法，请参见下册第12章的《高性能SD卡物理驱动的实现》。
③想欣赏或借鉴基于znFAT的精彩实验与工程应用，请参见上册的第13章《真知实践，精彩展现》、下册的第9章《青涩果实，缤纷再现》。
④想了解研究FAT32文件系统的意义、用途与基本的入门，请参见上册的第1章《端倪初现，实验切入》、第3章《逐渐深入，转入正题》与第4章《自建模型，会意由衷》。
⑤想了解振南的ZNX开发板及其使用、测试方法，请参见上册的第1章《欲善其事，必利其器》。
⑥想了解常用的主流存储设备、NOR/NANDFlashROM上的文件系统应用，请参见下册的第10章《存储设备，闪存解惑》。
⑦想了解znFAT的具体性能表现，如数据读/写速度等，以及与几种优秀方案的较量，请参见下册的第5章《模式变换，百花争艳》。
⑧想了解znFAT各功能、创新点的具体实现细节与开发方法，希望对FAT32进行全面深入的研究，请参见书中各章主要内容，更加细致的介绍与引导请详见目录与各章节内容。
……

Introduction

什么是znFAT
“znFAT？它到底是什么？振南，胖子？”严肃、严肃一点！它是由振南花费近5年时间原创开发、精简高效而又易于移植、已得到广泛流传与应用的一套完备的嵌入式FAT32文件系统方案。
“它到底有什么用？”答：“很有用！”如果你想用单片机去读取sD卡或U盘等存储设备中的MP3文件来实现音频播放，或者是想把采集到的数据通过单片机直接存为文件，再或者……那么你就无法避免地产生了在嵌入式平台上对文件进行读／写的功能需求。此时，就是znFAT“大显身手”的时候了！
znFAT并非一个标新立异的东西，它绝大部分与现行的微软FAT32文件系统高度兼容，这意味着它可实现与Windows、Linux等主流操作系统之间的文件无界互通。znFAT因其独特的嵌入式应用背景与功能需求，在设计与实现上都引入了大量的创新思想与技术，其中所展现出来的各种开发技巧对于广大工程师来说更是一笔巨大的精神与知识财富。
本书的由来
研究了很长时间的FAT32之后，znFAT也初步成形。此时，振南萌发了写书的想法，因为专门讲FAT32和SD卡等存储技术的书很少，专注于嵌入式方面的就更少了，几乎是空白。同时，振南也希望把研究成果展示给大家。
但是关于此书，振南心中对于广大网友和关注振南的人们一直深怀愧疚。之前，写书计划在一些技术论坛和个人网站上发布之后，却因种种原因被搁置了。除了个人时间紧张与琐事繁多等因素之外，更重要的一个原因是：振南发现自己对FAT32的研究仍然比较肤浅，还达不到著书立说的程度。而且，在“见识”了几个国内外同类系统的优秀之处后，振南对znFAT渐渐失去了信心。2010年整整一年的时间振南都在不断深化研究，几乎完全推翻了现有的znFAT框架。用一种更加认真、更加严谨的态度对整个系统重新进行了实现，加之一些绝对独特NNg算法，使得znFAT彻底“脱胎换骨”了。后来，随着znFAT在网上的继续开源发布以及在zN—X系列开发板和模块套件上的使用，尤其是将它应用到多个工程项目中呈现出的巨大应用潜力和研究价值，越来越多的人开始将目光投向了它。这更加坚定了振南不断将其完善，努力使它成为一个真正完备而优秀的嵌入式FAT32文件系统方案并不断维护下去的决心。2011年，振南认为“火候”到了，耗时3年的写书历程拉开序幕。直至今日，这套书才展现在您的面前。
本书特点
本书延续了振南一贯的通俗精细、脉络清晰和语言轻快的风格，对FAT32文件系统的主要技术及细节进行了详细介绍，重点在于对znFAT整个系统内部具体实现及其应用的讲解。内容上循序渐进，步步引导，从基础到提高，从常规到创新，从保守到发散，从理论到实践，在把原理与方法讲清楚之后，又基于配套的ZN—X开发板做了大量的实验，努力让读者开卷有益，真正有所感悟与收获。
本书是此套书的上册。在这一册中，振南首先以一个基于ZN—X开发板的MP3数码相框实验开篇，明确研究FAT32文件系统与sD卡等相关嵌入式存储技术的目的与意义。随后便是对FAT32基础性内容以及znFAT系统内部具体实现、编程方法与技巧的细致而深入的讲解。其中穿插了大量的精彩实例，以及一些优秀而巧妙的设计思想与开发经验的剖析与总结。在本书的最后，振南还详细介绍了znFAT跨CPU平台移植的具体方法，并且通过更多更彩的实验来介绍其使用方法，展示其实用价值。
配套资料
本书配套资料包括以下内容：视频方面，《振南的FAT32文件系统入门教程》，共5集，时长约138分钟；《单片机基础外设九日通》，共10集，时长约553分钟；《振南带你从零学单片机之C51编程》，共3集，时长约278分钟；《单片机高级外设系列之VS1003 MP3解码器》，共2集，时长约103分钟；《单片机高级外设系列之TFT液晶》，共2集，时长约73分钟；《单片机高级外设系列之sD卡》，共2集，时长约73分钟；《单片机高级外设系列之HZK汉字库》，共2集，时长约66分钟；还包含了与振南的znFAT相关的很多实验和实例；以及ZN—X开发板配套资料等。
感谢
znFAT系统的研发、测试与改进工作以及本书的整个写作出版过程，从头到尾振南都不觉得寂寞，因为有无数热心人和爱好者的协助、支持，这里一并表示感谢。
感谢导师顾国昌教授(哈尔滨工程大学计算机学院院长、博士生导师)，正是因为他的谆谆教导和对振南自主研究工作的长期支持，才有于振南的今天。
感谢北京航空航天大学出版社的大力支持，这是本书最终得以出版的主要推动者与执行者；感谢2lIc、EDNchina、Elecfans等网站与论坛，为振南个人与znFAT的推广起到了很大的作用，并且为技术的交流与反馈提供了良好的渠道与平台。
此外，王坤，一直负责ZN—x开发板的驱动程序编写、批量加工生产与测试工作，为振南分担了大量的压力；还有很多人投入到了对znFAT系统本身的测试、应用与跨平台移植等工作中，比如杨熙(超核电子)负责Cortex—M4的测试工作、何刚基于AVR对znFAT与FATFS进行了对比实验、陈利建(深圳亿歌电子)在cortex—M0与PIC平台上进行了移植测试实验等；陈凌君(中国优秀的开源嵌入式操作系统raw—os的作者)，对znFAT在多任务环境下的应用提出了很多的改进意见；杨洋，负责对znFAT网站与论坛进行维护工作；吴占详，在本书的后期写作中负责插图与版式编辑工作……要感谢的人实现是太多太多了，愿你们都能够了工作顺利，心想事成。
于振南
2014.1.6

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