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CN116126788A - 一种基于龙芯2k1000和国产道操作系统的文件管理方法 - Google Patents

一种基于龙芯2k1000和国产道操作系统的文件管理方法 Download PDF

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CN116126788A
CN116126788A CN202310103741.1A CN202310103741A CN116126788A CN 116126788 A CN116126788 A CN 116126788A CN 202310103741 A CN202310103741 A CN 202310103741A CN 116126788 A CN116126788 A CN 116126788A
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李越
熊崴
梁磊
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707th Research Institute of CSIC
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707th Research Institute of CSIC
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Abstract

本发明涉及一种基于龙芯2k1000和国产道操作系统的文件管理方法，基于国产龙芯2K1000和道操作系统软硬件平台，开机后创建文件管理任务用于生成新的存储目录和存储文件，并实时监控硬盘空间及时清理早期数据文件。在创建目录和文件时利用龙芯内部的实时时钟模块(RTC)生成日期和时间字符串附加到名称中，便于用户检索和自动清理。利用道操作系统中的基本文件IO进行目录和文件创建、文件读写、剩余硬盘空间查询、目录和文件删除等文件系统操作。利用道操作系统的消息队列机制设计信息存储流程，保证数据的可靠接收和存储。

Description

一种基于龙芯2k1000和国产道操作系统的文件管理方法
技术领域
本发明属于嵌入式计算机应用软件技术领域，尤其是一种基于龙芯2k1000和国产道操作系统的文件管理方法。
背景技术
惯性导航设备安装于水面舰艇，单次航行时间可能长达数月，期间需要存储大量试验数据用于事后仿真和问题追溯。由于航行时间长、数据量大，产生的文件数量也会很庞大，需要设计合理的目录结构和命名机制，便于用户检索和管理试验数据文件。此外，用于存储试验数据的硬盘容量是有限的，在存储空间不足时需要自动清理早期数据。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于龙芯2k1000和国产道操作系统的文件管理方法，能够利用道操作系统的消息队列机制设计信息存储流程，保证数据的可靠接收和存储。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种基于龙芯2k1000和国产道操作系统的文件管理方法，包括RTC守时方法、存储目录和文件名构建方法、数据存储方法和文件管理方法，
其中，RTC守时方法包括以下步骤：
步骤1.1、设置RTC信息数据的结构；
其中，RTC信息数据结构包括：毫秒值、秒、分、时、日、月、年、RTC有效标志和UTC有效计数；
步骤1.2、初始化RTC；
将RTC信息数据结构初始化为2000年1月1日0时0分0秒，并且RTC有效标志和UTC有效计数清0；
步骤1.3、通过卫导接收机的RMC报文对RTC进行校正；
步骤1.4、RTC校正后读取RTC信息数据。
而且，所述步骤1.3包括以下步骤：
步骤1.3.1、用当前卫导接收机的RMC报文的UTC时间减去上一帧卫导接收机的RMC报文的UTC时间，若差值为1s，则将UTC有效计数加1，否则将UTC有效计数清0；
步骤1.3.2、当UTC有效计数大于等于5后，若RTC有效标志当前值为0进行步骤1.3.3至1.3.5；
步骤1.3.3、将RTC有效标志置1；
步骤1.3.4、利用UTC日期和时间修正RTC_INFO结构体；
步骤1.3.5、调用RTC驱动将RTC_INFO中的日期和时间写入RTC。
而且，所述步骤1.4包括以下步骤：
步骤1.4.1、调用RTC驱动将当前日期和时间读入RTC_INFO结构体；
步骤1.4.2、利用RTC日期生成日期字符串，格式为YYYYMMDD，数据位数不够补0；
步骤1.4.3、利用RTC时间生成时间字符串，格式为HHMMSS，数据位数不够补0。
而且，所述存储目录和文件名构建方法包括以下步骤：
步骤2.1、构建数据类型目录，数据类型目录为一级目录，格式为：数据类型名称，一级目录存储同一数据类型的所有航次数据文件；
步骤2.2、构建航次目录，航次目录为二级目录，格式为：数据类型名称_日期_时间，二级目录每次开机后根据RTC日期和时间及其有效性创建，用于存储本航次的数据文件；
步骤2.3、在构建的航次目录下，生成存储文件。
而且，所述数据存储方法包括以下步骤：
步骤3.1、判断当前消息队列中是否有数据，若当前消息队列中有数据，则进行步骤3.2，否则进行步骤3.3；
步骤3.2、从队首取出一个数据，保留为消息，并存入相应数据类型文件；
步骤3.3、结束当前消息队列处理，转入下一个消息队列处理。
而且，所述文件管理方法包括：构建文件管理任务运行机制、构建目录创建功能和文件清理功能。
而且，所述构建文件管理任务运行机制包括以下步骤：
步骤4.1.1、设置文件管理任务的功能包括：目录创建和文件清理；
步骤4.1.2、设置文件管理任务的优先级；
步骤4.1.3、设置文件管理任务的运行周期；
本次运行开始时刻为T0，若本次任务运行耗时未超过1s，则下次任务运行时刻为T0+1s；本次运行开始时刻为T0，若本次任务运行耗时超过1s，则任务结束后立刻开始下一次任务运行。
而且，所述构建目录创建功能包括以下步骤：
步骤4.2.1、查询RTC有效标志，若RTC有效标志有效，则进行步骤4.2.2，否则结束；
步骤4.2.2、进入每个数据类型目录，判断航次目录是否已经创建，若航次目录已经创建，则结束，否则进行步骤4.2.3；
步骤4.2.3、读取RTC信息数据的日期和时间，创建航次目录和该航次目录的第一个数据文件,航次目录创建标志置1。
而且，所述文件清理功能包括以下步骤：
步骤4.3.1、查询当前硬盘剩余空间，若当前硬盘剩余空间小于警戒值，则进行步骤4.3.2，否则结束；
步骤4.3.2、遍历当前数据类型目录下的所有航次目录名称，将其中字符串比较结果最小的航次目录删除；
步骤4.3.3、判断是否还有其他数据类型目录未清理，若还有其他数据类型目录未清理，则返回4.3.2,否则结束。
本发明的优点和积极效果是：
本发明基于国产龙芯2K1000和道操作系统软硬件平台，开机后创建文件管理任务用于生成新的存储目录和存储文件，并实时监控硬盘空间及时清理早期数据文件。在创建目录和文件时利用龙芯内部的实时时钟模块(RTC)生成日期和时间字符串附加到名称中，便于用户检索和自动清理。利用道操作系统中的基本文件IO进行目录和文件创建、文件读写、剩余硬盘空间查询、目录和文件删除等文件系统操作。利用道操作系统的消息队列机制设计信息存储流程，保证数据的可靠接收和存储。
附图说明
图1为本发明存储目录结构示意图；
图2为本发明数据数存储流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步详述。
一种基于龙芯2k1000和国产道操作系统的文件管理方法，包括RTC守时方法、存储目录和文件名构建方法、数据存储方法和文件管理方法，
其中，RTC守时方法包括以下步骤：
步骤1.1、设置RTC信息数据的结构。
RTC信息数据结构的定义如下：
Figure BDA0004074052670000031
步骤1.2、初始化RTC。
将RTC信息数据结构初始化为2000年1月1日0时0分0秒，并且RTC有效标志和UTC有效计数清0。
步骤1.3、通过卫导接收机的RMC报文对进行RTC校正，为了保证卫导信息的可靠性，收到每一帧报文后采用如下判据来判断UTC时间的有效性：
步骤1.3.1、用当前卫导接收机的RMC报文的UTC时间减去上一帧卫导接收机的RMC报文的UTC时间，若差值为1s，则将UTC有效计数加1，否则将UTC有效计数清0；
步骤1.3.2、当UTC有效计数大于等于5后，若RTC有效标志当前值为0进行步骤1.3.3至1.3.5；
步骤1.3.3、将RTC有效标志置1；
步骤1.3.4、利用UTC日期和时间修正RTC_INFO结构体；
步骤1.3.5、调用RTC驱动将RTC_INFO中的日期和时间写入RTC。
一旦RTC被校正一次(即RTC有效标志置1)，RTC模块即可脱离外部信息进行自守时，此后读取RTC模块的日期和时间信息可用于生成新的存储目录和存储文件名称字符串。
步骤1.4、RTC校正后读取RTC信息数据；
步骤1.4.1、调用RTC驱动将当前日期和时间读入RTC_INFO结构体；
步骤1.4.2、利用RTC日期生成日期字符串，格式为YYYYMMDD，数据位数不够补0；
步骤1.4.3、利用RTC时间生成时间字符串，格式为HHMMSS，数据位数不够补0。
如图1所示，存储目录和文件名构建方法包括以下步骤：
步骤2.1、构建数据类型目录，数据类型目录为一级目录，格式为：数据类型名称(如“pulse100Hz”、“atti1000Hz”等)，一级目录存储同一数据类型的所有航次数据文件；
步骤2.2、构建航次目录，航次目录为二级目录，格式为：数据类型名称_日期_时间(“pulse100Hz_20220815_150130”)，二级目录每次开机后根据RTC日期和时间及其有效性创建，用于存储本航次的数据文件；
步骤2.3、在构建的航次目录下，根据以下策略自动生成存储文件：
创建航次目录时(本实施例为“pulse100Hz_20220815_150130”)，直接创建本航次的第一个存储文件，格式为：数据类型名称_日期_时间.bin(本实施例为“pulse100Hz_20220815_150130.bin”)；
若当前文件(本实施例为“pulse100Hz_20220815_150130.bin”)存储的数据量超过12小时，则关闭当前存储文件，在当前航次目录(本实施例为“pulse100Hz_20220815_150130”)下根据RTC日期和时间重新生成新的存储文件，格式为：数据类型名称_日期_时间.bin。(本实施例为“pulse100Hz_20220816_030130.bin”)。
试验数据的存储利用道操作系统的消息队列机制，为每一种数据类型建立一个先进先出(FIFO)的消息队列，队列长度为1秒内可接收的最大数据包数。产生消息的任务实时将消息添加到相应数据类型消息队列的末尾，数据存储任务每隔10ms依次查询各存储数据类型的消息队列，处理流程如下图2所示，数据存储方法包括以下步骤：
步骤3.1、判断当前消息队列中是否有数据，若当前消息队列中有数据，则进行步骤3.2，否则进行步骤3.3；
步骤3.2、从队首取出一个数据，保留为消息，并存入相应数据类型文件；
步骤3.3、结束当前消息队列处理，转入下一个消息队列处理。
而且，所述文件管理方法包括：构建文件管理任务运行机制、构建目录创建功能和文件清理功能。
构建文件管理任务运行机制包括以下步骤：
步骤4.1.1、设置文件管理任务的功能包括：目录创建和文件清理；
步骤4.1.2、设置文件管理任务的优先级；
步骤4.1.3、设置文件管理任务的运行周期；
本次运行开始时刻为T0，若本次任务运行耗时未超过1s，则下次任务运行时刻为T0+1s；本次运行开始时刻为T0，若本次任务运行耗时超过1s，则任务结束后立刻开始下一次任务运行。
而且，所述构建目录创建功能包括以下步骤：
步骤4.2.1、查询RTC有效标志，若RTC有效标志有效，则进行步骤4.2.2，否则结束；
步骤4.2.2、进入每个数据类型目录，判断航次目录是否已经创建，若航次目录已经创建，则结束，否则进行步骤4.2.3；
步骤4.2.3、读取RTC信息数据的日期和时间，创建航次目录和该航次目录的第一个数据文件,航次目录创建标志置1。
而且，所述文件清理功能包括以下步骤：
步骤4.3.1、查询当前硬盘剩余空间，若当前硬盘剩余空间小于警戒值(本实施例为2GBytes)，则进行步骤4.3.2，否则结束；
步骤4.3.2、遍历当前数据类型目录下的所有航次目录名称，将其中字符串比较结果最小的航次目录删除；
步骤4.3.3、判断是否还有其他数据类型目录未清理，若还有其他数据类型目录未清理，则返回4.3.2,否则结束。
根据上述一种基于龙芯2k1000和国产道操作系统的文件管理方法，通过测试以证明本发明的效果。
本发明的运行环境为：
硬件环境：
处理器：龙芯2k1000
主频：1000Mhz
核心数：2
内存：2GBytes
网卡：千兆以太网×2
硬盘：NVME固态512GBytes
软件环境：
操作系统：DeltaOS 6.2
本地文件系统：FAT32
FTP服务器：系统自带FTP服务组件
上位机环境：
网卡：千兆以太网
操作系统：WIN7
FTP客户端：FileZilla
软硬件资源配置和初始化：
(1)系统时钟初始化：sysClkRate设置为1000；
(2)RTC初始化：开机后，将RTC信息数据结构初始化为2000年1月1日0时0分0秒，RTC有效标志和UTC有效计数清0
(3)消息队列初始化：
消息队列类型为FIFO
消息大小设置为存储数据报文长度
消息个数设为1秒内可接收的最大数据包数
(4)数据存储任务初始化：
任务优先级：105
任务类型：浮点型任务
任务堆栈：200000
(5)文件管理任务初始化：
任务优先级：107
任务类型：浮点型任务
任务堆栈：200000。
运行方案为：
(1)数据存储任务运行方案
a)用二进制信号量控制任务运行，运行周期10ms；
b)任务获取CPU控制权进入运行态后，用非阻塞方式获取各消息队列中消息个数；
c)若消息队列中有数据则将每个消息依次写入对应的存储文件中；
d)若当前文件存储数据满12小时，则关闭当前文件，利用RTC日期和时间重新生成新的存储文件。
(2)文件管理任务运行方案
a)获取当前sysClkTick值T0；
b)若本航次目录未创建，则转入c)，否则转入d)；
c)若RTC有效标志为1，则根据RTC日期和时间创建本航次存储目录，否则转入d)；
d)根据当前剩余硬盘空间，执行文件清理操作；
e)获取当前sysClkTick值T1；
f)若(T1-T0)<1000，则转入g)，否则转入h)；
g)等待(1000-(T1-T0))个Tick；
h)返回a)。
(3)消息队列操作函数
DeltaOS操作系统提供了消息队列库(msgQLib.h)，本发明中用到的函数及功能见下表：
消息队列函数 函数功能
msgQCreate 创建消息队列
msgQSend 将消息发送到消息队列的队尾
msgQNumMsgs 获取消息队列中未读取的消息个数
msgQReceive 从消息队列队首取下一个消息
(4)标准文件IO函数
DeltaOS操作系统提供了标准文件IO库(stdio.h)，本发明中用到的函数及功能见下表：
Figure BDA0004074052670000061
(5)文件传输方案
存储数据的传输采用道操作系统自带的FTP服务组件，用普通Windows电脑与惯导设备通过网线连接，利用FileZilla客户端连接FTP服务后，用户可以对硬盘中的数据文件进行查询、下载、修改、删除等基本文件操作。
本发明在某水面舰艇的科研试验中已连续稳定运行3个月，期间录取数据不少于100GB，设计的目录存储结构和命名方式便于用户查询和文件管理；在硬盘空间不足时能够自动清理早期文件，在满足文件管理功能的同时，能够保证其他任务的实时性和可靠性。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种基于龙芯2k1000和国产道操作系统的文件管理方法，其特征在于：包括RTC守时方法、存储目录和文件名构建方法、数据存储方法和文件管理方法，
其中，RTC守时方法包括以下步骤：
步骤1.1、设置RTC信息数据的结构；
其中，RTC信息数据结构包括：毫秒值、秒、分、时、日、月、年、RTC有效标志和UTC有效计数；
步骤1.2、初始化RTC；
将RTC信息数据结构初始化为2000年1月1日0时0分0秒，并且RTC有效标志和UTC有效计数清0；
步骤1.3、通过卫导接收机的RMC报文对RTC进行校正；
步骤1.4、RTC校正后读取RTC信息数据。
2.根据权利要求1所述的一种基于龙芯2k1000和国产道操作系统的文件管理方法，其特征在于：所述步骤1.3包括以下步骤：
步骤1.3.1、用当前卫导接收机的RMC报文的UTC时间减去上一帧卫导接收机的RMC报文的UTC时间，若差值为1s，则将UTC有效计数加1，否则将UTC有效计数清0；
步骤1.3.2、当UTC有效计数大于等于5后，若RTC有效标志当前值为0进行步骤1.3.3至1.3.5；
步骤1.3.3、将RTC有效标志置1；
步骤1.3.4、利用UTC日期和时间修正RTC_INFO结构体；
步骤1.3.5、调用RTC驱动将RTC_INFO中的日期和时间写入RTC。
3.根据权利要求1所述的一种基于龙芯2k1000和国产道操作系统的文件管理方法，其特征在于：所述步骤1.4包括以下步骤：
步骤1.4.1、调用RTC驱动将当前日期和时间读入RTC_INFO结构体；
步骤1.4.2、利用RTC日期生成日期字符串，格式为YYYYMMDD，数据位数不够补0；
步骤1.4.3、利用RTC时间生成时间字符串，格式为HHMMSS，数据位数不够补0。
4.根据权利要求1所述的一种基于龙芯2k1000和国产道操作系统的文件管理方法，其特征在于：所述存储目录和文件名构建方法包括以下步骤：
步骤2.1、构建数据类型目录，数据类型目录为一级目录，格式为：数据类型名称，一级目录存储同一数据类型的所有航次数据文件；
步骤2.2、构建航次目录，航次目录为二级目录，格式为：数据类型名称_日期_时间，二级目录每次开机后根据RTC日期和时间及其有效性创建，用于存储本航次的数据文件；
步骤2.3、在构建的航次目录下，生成存储文件。
5.根据权利要求1所述的一种基于龙芯2k1000和国产道操作系统的文件管理方法，其特征在于：所述数据存储方法包括以下步骤：
步骤3.1、判断当前消息队列中是否有数据，若当前消息队列中有数据，则进行步骤3.2，否则进行步骤3.3；
步骤3.2、从队首取出一个数据，保留为消息，并存入相应数据类型文件；
步骤3.3、结束当前消息队列处理，转入下一个消息队列处理。
6.根据权利要求1所述的一种基于龙芯2k1000和国产道操作系统的文件管理方法，其特征在于：所述文件管理方法包括：构建文件管理任务运行机制、构建目录创建功能和文件清理功能。
7.根据权利要求6所述的一种基于龙芯2k1000和国产道操作系统的文件管理方法，其特征在于：所述构建文件管理任务运行机制包括以下步骤：
步骤4.1.1、设置文件管理任务的功能包括：目录创建和文件清理；
步骤4.1.2、设置文件管理任务的优先级；
步骤4.1.3、设置文件管理任务的运行周期；
本次运行开始时刻为T0，若本次任务运行耗时未超过1s，则下次任务运行时刻为T0+1s；本次运行开始时刻为T0，若本次任务运行耗时超过1s，则任务结束后立刻开始下一次任务运行。
8.根据权利要求1所述的一种基于龙芯2k1000和国产道操作系统的文件管理方法，其特征在于：所述构建目录创建功能包括以下步骤：
步骤4.2.1、查询RTC有效标志，若RTC有效标志有效，则进行步骤4.2.2否则结束；
步骤4.2.2、进入每个数据类型目录，判断航次目录是否已经创建，若航次目录已经创建，则结束，否则进行步骤4.2.3；
步骤4.2.3、读取RTC信息数据的日期和时间，创建航次目录和该航次目录的第一个数据文件,航次目录创建标志置1。
9.根据权利要求1所述的一种基于龙芯2k1000和国产道操作系统的文件管理方法，其特征在于：所述文件清理功能包括以下步骤：
步骤4.3.1、查询当前硬盘剩余空间，若当前硬盘剩余空间小于警戒值，则进行步骤4.3.2，否则结束；
步骤4.3.2、遍历当前数据类型目录下的所有航次目录名称，将其中字符串比较结果最小的航次目录删除；
步骤4.3.3、判断是否还有其他数据类型目录未清理，若还有其他数据类型目录未清理，则返回4.3.2,否则结束。
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