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SD-Karten Dateisystem BotFS

SD-Karten Dateisystem BotFS

Stand: Version [1892]

Einleitung

Um von der SD-Karten-Ansteuerung, der Formatierung und weiteren Details zu abstrahieren, existiert das SD-Karten Dateisystem BotFS im c't-Bot Framework. Es ist deutlich schlanker als ein FAT16 Dateisystem, verhindert die Fragmentierung von Dateien (wichtig für die Echtzeitfähigkeit der Kartographie) und abstrahiert vollständig von der Zielplattform, so dass für simulierte und reale Bots dieselbe Programmierschnittstelle bereitsteht.

Das Dateisystem befindet sich komplett in einer Image-Datei (botfs.img), die bei realen Bots den gesamten Speicherplatz einer FAT16-Partition auf der SD-Karte einnehmen muss (damit keine Fragmentierung auftritt) und für simulierte Bots automatisch im Arbeitsverzeichnis des Bots angelegt wird.

Das BotFS-Dateisystem wird derzeit von der Map, den Skriptsprachen ABL und uBasic, dem Speedlog und der Log-2-MMC Funktion genutzt.

Einmalige Einrichtung

PC

Es sind keine Vorbereitungen nötig, ist kein Volume vorhanden, wird es automatisch angelegt und dazu eine Datei mit dem in BOTFS_IMAGE_FILENAME festgeleten Namen angelegt, standardmäßig botfs.img. Achtung, dieses Volume hat dann nicht die für MCU benötigte Größe (s.u.). Möchte man Daten zwischen MCU und PC austauschen, kopiert man die Datei von der MMC / SD-Karte ins Bot-Verzeichnis und überschreibt damit eine eventuell automatisch angelegte Datei.

MCU

Um BotFS auf MCU mit MMC / SD-Karte nutzen zu können, muss die Karte einmalig dafür vorbereitet werden. Es gibt dazu drei mögliche Varianten:

Variante 1: Vorgefertigtes Disk-Image auf die SD-Karte übertragen

+ SD-Karte braucht nicht manuell partioniert werden
+ Nur ein Arbeitsschritt nötig
- Löscht die komplette SD-Karte
- unter Windows externes Tool nötig

Variante 2: Manuelle Partionierung, anschließende Einrichtung mit Hilfsprogramm

+ volle Kontrolle über die Partitionierung
+ Partions- und Imagegröße anpassbar (max. 32 MByte)
- mehrere Arbeitsschritte nötig
- Partionierung unter Windows eventuell umständlich
- Wert von first_block in pc/botfs-low_pc.c muss angepasst werden, wenn man BotFS-Dateien am PC erzeugen und auf dem echten Bot verwenden möchte

Variante 3: vollständig manuelle Einrichtung

+ volle Kontrolle über alle Schritte
- recht umständlich
- Wert von first_block in pc/botfs-low_pc.c muss angepasst werden, wenn man BotFS-Dateien am PC erzeugen und auf dem echten Bot verwenden möchte

Durchführung Variante 1

Übertragen des vorgefertigten Disk-Images (befindet sich in contrib/BotFS/sd.img.zip):

unter Linux:
1. Device-Node des Kartenlesers ausfindig machen, z.B. /dev/sdb wie im Folgenden
2. Eventuell vorhandene Partitionen auf der SD-Karten unmounten
3. sudo gunzip -c sd.img.zip | dd of=/dev/sdb bs=4k
  Achtung, /dev/sdb entsprechend anpassen!
4. sync

unter Mac OS X:
1. Disk-Nummer des Kartenlesers ausfinden machen (Festplatten-Dienstprogramm -> Info oder diskutil list), im folgenden Beispiel disk3
2. sudo diskutil unmountDisk /dev/rdisk3
3. sudo gunzip -c sd.img.zip | dd of=/dev/rdisk3 bs=4k
  Achtung, /dev/rdisk3 entsprechend anpassen!
4. sync

unter Windows:
1. physdiskwrite + PhysGUI von http://m0n0.ch/wall/physdiskwrite.php herunterladen und entpacken
2. sd.img.zip entpacken, erzeugt die Datei sd.img
3. PhysGUI.exe (als Administrator) starten
4. Rechtsklick auf den Eintrag des Kartenlesers -> Image laden -> Öffnen -> sd.img auswählen -> OK -> Ja
5. Hardawre sicher entfernen -> auswerfen ausführen

Durchführung Variante 2

Einrichtung mit Hilfsprogramm BotFS Helper: Das Programm legt auf einer maximal 32 MB grossen FAT16-Partition einer SD-Karte ein BotFS-Image an.
Der Sourcecode des Hilfsprogramms ist im ct-Bot Repository unter other/ct-Bot-botfshelper zu finden.
Zunächst legt man auf der Karte eine FAT16-Partition an, die maximal 32 MByte groß ist. Diese muss die erste Partition auf der Karte sein, weitere Partitionen können problemlos folgen. Auf der SD-Karte muss unbedingt eine MBR-Partitionstabelle verwendet werden, GPT wird nicht unterstützt! Um durch Rechenweise und Aufrundungen des verwendeten Partitionstools nicht die 32 MByte-Grenze zu überschreiten, empfiehlt es sich, eine Partition von 30 MByte anzulegen - wichtig ist, dass die Größe der erzeugten Partition 32 MByte, also 32 * 2²⁰ Byte, nicht überschreitet. Auf der angelegten Partition müssen unbedingt alle Dateien (auch eventuelle Versteckte) gelöscht werden, so dass die gesamte Partitionsgröße als freier Speicher verfügbar ist. Anschließend ruft man das Hilfsprogramm aus contrib/BotFS wie folgt auf:
- Linux: ./ct-Bot-botfshelper ABSOLUTER_PFAD_ZUR_SD-KARTE also z.B. ./ct-Bot-botfshelper /media/SD
- Mac: ./ct-Bot-botfshelper ABSOLUTER_PFAD_ZUR_SD-KARTE also z.B. ./ct-Bot-botfshelper /Volumes/SD
- Windows: ct-Bot-botfshelper.exe ABSOLUTER_PFAD_ZUR_SD-KARTE also z.B. ct-Bot-botfshelper.exe e:\
Es bietet sich an, auf der SD-Karte auch eine zweite Partition (Größe und Typ beliebig) anzulegen und dort eine Kopie der Datei botfs.img zu speichern. Möchte man einmal das komplette Dateisystem für den Bot leeren oder wurde es durch einen Fehler beschädigt, kopiert man einfach dieses Backup zurück auf die erste Partition und muss die obigen Schritte nicht wiederholen.
Wenn man BotFS-Dateien am PC erzeugen und auf dem echten Bot verwenden möchte, sollte man den Wert von first_block in pc/botfs-low_pc.c anpassen, damit das Alignment von Dateien (zur Performanzsteigerung z.B. für die Map) stimmt. first_block muss dazu auf den ersten Datensektor der FAT16-Partition gesetzt werden.

Durchführung Variante 3

Anlegen der Partition wie unter Variante 2. Anschließend ermittelt man die exakte Größe der Partition (je nach Betriebssystem findet sich diese in den Eigenschaften / Informationen des Laufwerks) in Byte und notiert sie. Auf der angelegten Partition müssen unbedingt alle Dateien (auch eventuelle Versteckte) gelöscht werden, so dass die gesamte Partitionsgröße als freier Speicher verfügbar ist. Die notierte Größe teil man noch durch 1024 und erhält so die gewünschte Image-Größe in KByte. Nun startet man den für PC (mit BOT_FS_AVAILABLE) compilierten Bot-Code mit dem Parameter -f, also ct-Bot(.exe) -f, um die BotFS-Verwaltung aufzurufen. Dort gibt man create volume ein und bestätigt das Kommando mit Enter. Als Dateinamen wählt man anschließend einen Namen wie botfs.img, eine solche Datei darf aber noch nicht existieren. Eine komplette Pfadangabe ist auch möglich, ansonsten wird die Datei im aktuellen Arbeitsverzeichnis erstellt. Als Volume-Name gibt man dann einen Beliebigen ein, wie z.B. BotFS-Volume, als Größe danach die eben Ermittelte (in KByte). Jetzt kann die Verwaltung mit dem Kommando q beendet werden und die erzeugte Datei als botfs.img (wichtig: auf der SD-Karte muss die Datei unbedingt botfs.img heißen!) auf die SD-Karte (erste Partition) kopiert werden.

Wenn man BotFS-Dateien am PC erzeugen und auf dem echten Bot verwenden möchte, sollte man den Wert von first_block in pc/botfs-low_pc.c anpassen, damit das Alignment von Dateien (zur Performanzsteigerung z.B. für die Map) stimmt. first_block muss dazu auf den ersten Datensektor der FAT16-Partition gesetzt werden.

Benutzung

Der Map-Code ist jetzt (mit BOT_FS_AVAILABLE) nicht mehr darauf angewiesen, dass eine Map-Datei (MiniFAT) auf der SD-Karte bereits vorhanden ist. Sobald das BotFS-Volume einmal auf der SD-Karte eingerichtet ist (s.o.), regelt der Map-Code den Rest automatisch. Insbesondere das Löschen einer alten Map (beim Start) geht mit BOT_FS_AVAILABLE dann auch deutlich schneller.
Möchte man Daten zwischen dem echten und einem simulierten Bot austauschen, kann man die botfs.img-Datei beliebig zwischen diesen kopieren, oder den simulierten Bot mit dem Parameter -i und der Image-Datei (z.B. auch direkt von der eingelegten SD-Karte) starten.
In der BotFS-Verwaltung (über ct-Bot(.exe) -f [Pfad zur Image-Datei] aufzurufen) zeigt das Kommando help eine Übersicht aller verfuegbaren Tools an. Wird im Normalbetrieb aber eigentlich nicht benötigt.

Implementierungsdetails

ToDo

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