emFile 組込用ファイルシステム

リソースの小さなマイコンでもファイルシステムをローコストに実現

2002年製品リリース後、多くの分野の製品での利用実績

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emFileとは？

It simply works

組込みシステムに最適なファイルシステム

リソースの小さなマイコンでもファイルシステムを実現
emFileは様々なストレージデバイスに対応するコンパクトな組込用ファイルシステムです。
NOR / SDなどに加え、高性能なNANDドライバを提供します。
ジャーナリング、フェイルセーフ、誤り検知などファイルを安全に運用する仕組みを持ちます。
暗号化オプションを併用することにより、暗号化ファイルの運用も可能になります。

コンパクト実装

小さなフットプリントで実装

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幅広いCPU対応

Arm Cortex / RISC-V / RX
RH850 / RL78 / SH2A / AVR
PICxx / STM8 / MSP430他

ANSI-Cソースコード
MISRA-C2012コーディングルール
開発環境・コンパイラ依存なし

量産ロイヤリティなし
開発ライセンス量産に対しての継続コストなし
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emFile ソフトウェア構成
ハードウェア変更に対しての即応性の高いソフトウェアモジュール
emFileは、ソフトウェアの汎用性を高める設計をもったミドルウェア

OS インターフェースレイヤ利用するシステムに合わせて、OSレイヤをユーザで設定利用(non-RTOSでも実装可能）

Non-RTOS
RTOS
選択変更可能emFile API

アプリケーションからemFile各機能を呼び出し
ファイルシステムレイヤー

ANSI-C
ソースコード提供
コンパイラ依存の拡張命令やプラグマ不使用

ストレージレイヤー
ドライバーレイヤー

各種ストレージのアクセスI/Oを定義
ハードウェアレイヤー

各ハードウェア設定を定義

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コンパイラ
選択可能
ストレージ
選択変更可能ハードウェアドライバー層を変更することでユーザアプリケーションへの変更を最低限にストレージ種類の変更やデバイスの変更へ対応します。
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高性能なNAND , NOR , (Q)SPIドライバ

It simply works

約700品種のNANDデバイス対応・高性能ドライバ

SLC driver

SLC (Single-Level Cell) NAND flashへの対応
1bitエラー補正機能が必須なデバイス
Adesto (Atmel) DataFlashなど

Universal driver

SLC and MLC (Multi-Level Cell) NAND flashなど、シングルビット、マルチビット補正対応
ECCライブラリ(emLib ECC)と併用することで、ECCチェックサム機能を追加することが可能です。

不良ブロックの処理

初期不良ブロック、経年劣化による不良ブロックが発生した場合、ドライバは以降利用しないよう、不良ブロックをマーキングします。書き込み時、読み取り時、ECCチェックにより、訂正不可能なビットエラーが検出された時に処理されます。

ガベージコレクション

NANDドライバは、書き込み操作中にガベージコレクションを自動的に実行します。データを格納するために利用可能な空のブロックがない場合、無効なデータを含むブロックを消去することによって新しい空のブロックが作成されます。書込スループット低下を防ぐためにファイルシステムがアイドル状態の際に、この処理を実行する様に設定も可能です。
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emFile パフォーマンスベンチマーク
各CPUとストレージデバイスでのパフォーマンステスト結果
Target Device

CPU Speed

Storage device

Write Speed

Read Speed

NXP LPC1857

180 MHz

Serial NAND flash

1.3 MB/s

3.0 MB/s

Atmel AT91SAM9G45

384 MHz

Parallel NAND flash

4.7 MB/s

12.0 MB/s

NXP Kinetis K66

168 MHzSD card in card mode

3.6 MB/s

11.1 MB/s

Renesas Synergy S7G2

240 MHzSD card in card mode

1.5 MB/s

8.6 MB/s

Renesas RZA1H

133 MHzQSPI NOR flash

150 KB/s

10.0 MB/s

ST STM32F7

216 MHzQSPI NOR flash164 KB/s

11.1 MB/s

パフォーマンステストシナリオ
01.ドライブをフォーマットします。
02.書込み用のファイルを作成、開きます。
03.書込みパフォーマンスの測定を開始。
04.複数の8KByteデータを書き込みます。
05.書き込みパフォーマンスの測定を停止。
06.ファイルを閉じる

07.ファイルを再び開きます。
08.読込みパフォーマンスの測定を開始。
09.複数の8KByteデータを読み込みます。
10.読込みパフォーマンスの測定を停止。
11.ファイルを閉じる
12.パフォーマンス結果を表示

このパフォーマンステストのサンプルプログラムは、製品ライセンスの納品パッケージに含まれています。
納品パッケージ内「Sample¥API¥FS_Performance.c」

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emFile リソース
emFile搭載に必要なROM/RAM領域
一般的なユースケースにおけるリソースは、ROM: 20-30KByte, RAM: 4KByteを想定ください。
ユーザアプリケーションでの実装、バッファサイズなどにより変動します。パフォーマンスを優先する場合は、実装サイズが大きくなります。
32bit CPUs
動作CPU: Cortex-M4
ストレージデバイス： MMC/SD

16bit CPUs
動作CPU: MSP430
ストレージデバイス： MMC/SD

ROM (Bytes)

RAM (Bytes)

File system (最小構成)

9,200

1,250

MMC/SD driver+3,70030

ROM (Bytes)

RAM (Bytes)

File system (最小構成)

13,0001,250

MMC/SD driver+5,10030

Additional support

Additional support

Directory+1,1000

Directory+2,1000(Auto) format+2,2000(Auto) format+3,6000

Disk information+1500

Disk information+1000

FAT32+2000

FAT32+3000

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6emFile 各種オプション機能■ ロングファイルネームサポート■ ジャーナリング■ RAID-1/5■ Big-FAT■ 暗号化■ イメージクリエータ
最小のリソースで高速な処理を実現。

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emFileの豊富な機能

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様々な機能でお客様アプリケーション開発をサポート

安全なファイルシステム運用

ジャーナリングアドオン
ファイルシステム層でのフェイルセーフ

多言語ファイル名対応

ロングファイルネームサポート
8文字(+拡張子）を超えるファイル名管理をサポート

4GB大容量ファイルをサポート
BigFAT

ロイヤリティ不要で大容量ファイルを管理可能な独自技術

ファイルシステム内データ保護
暗号化アドオン

128/256bit キー長DES/AESでファイルデータを暗号化

ストレージデバイスの障害から保護

RAID-1/RAID-5アドオン
様々なストレージデバイスでRAID構成を対象に設定可能

exFAT®利用で汎用PCとのデータ共有
exFATサポート

Microsoft exFATライセンスを利用（要ロイヤリティ）

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emFile Journaling Add-on

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ジャーナリング機能を追加

ジャーナリングはメインファイルシステムへ書込みする前にファイルシステムがジャーナルへすべての変更を記録することで、ファイルシステムの一貫性を保証■ ユーザのメリット（Journaling 機能の意義）

データの損失は、ドライバ層またはファイルシステム層のいずれかで発生する可能性があります。
ドライバ層は通常フェイルセーフ機構を持っているため、一般的にデータ損失の可能性を持っているのはファイルシステム層です。ファイルシステムは、電源障害やシステムクラッシュなどの中断された書き込みアクセスによって破損する可能性があります。これは、FATの設計によるものであり、どのベンダーの実装でも同じです。emFile Journalingアドオンは、ファイルシステム層にジャーナリング機能を追加します。

■ ファイルシステム層とデバイスドライバ層のフェイルセーフ

ファイルシステム層（FATまたはEFS）またはデバイスドライバ層で予期しないリセットが発生した場合、データが失われる可能性があります。
両方のレイヤがフェイルセーフである場合にのみ、システム全体がフェイルセーフと言えます。
エラー発生時ファイルシステム状態

データ状況

Journal empty.

一貫性を保持---While writing into journal.

一貫性を保持データロストWhile finalizing of the journal.

一貫性を保持データロストAfter finalization.

一貫性を保持データ保持

While copying from journal into file system.

一貫性を保持データ保持

After copy process, before invalidating of the journal.

一貫性を保持データ保持

While invalidating of the journal.

一貫性を保持データ保持
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emFile Encryption Add-on

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ファイルシステム上のデータを保護する暗号化アドオン機能■ FAT、SEGGER EFSファイルシステムの両方で使用可能■ すべてのストレージデバイス NAND、NOR、SD / MMCカードをサポート■ アプリケーションの最小限の変更は最低限に実装可能■ 128bit / 256bitのキー長をサポートするDESおよびAES■ ファイルシステム全体または個々のファイルの暗号化をサポート■ ファイルを復号化/暗号化するPCユーティリティ付属

パフォーマンスベンチマーク
デバイス

CPU速度

ストレージデバイス

書込み速度

読取り速度

NXP Kinetis K60

120 MHz

128bitキーのAESを使用し、8bitバス
インターフェイスNANDフラッシュ

522 Kbyte/Sec

553 Kbyte/Sec

ST STM32F4

96 MHz128bitキーでAESを使用し、SDカード

500 Kbyte/Sec

530 Kbyte/Sec

暗号化と復号化はソフトウェアで高速に実行されます。
ハードウェアアクセラレータがサポートされている場合、ハードウェア処理をすることで、パフォーマンスを向上させることができます。（別途HALオプション）
ファイルシステムデータを保護するアドオン機能となりますので、システム全体・アプリケーションの保護要件は、別途ご相談ください。
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emFile RAID-1 Add-on

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RAID-1で、データの整合性と信頼性を最大化■ストレージデバイスの欠陥/障害から保護します■ FATおよびSEGGER EFSファイルシステムの両方でストレージレイヤー上で動作■ emFileがサポートするストレージデバイス（NAND、NOR、SDカードなど）で使用可能■ パーティションに異なるストレージタイプを使用可能

ユーザメリット：■ NANDフラッシュエラーリカバリ
emFileの「Universal NAND Driver」は、RAID 1アドオンを使用して、読み取り操作中に訂正不可能なビットエラーが発生した場合のデータ損失を回避できます。修正不可能なビットエラーが発生した場合、 Universal NAND Driverは、RAID 1アドオンにミラーパーティションから修正済みセクターデータを提供するように要求します。

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emFile RAID-5 Add-on

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RAID-5で、ストレージの無駄を最低限に冗長化構成可能

NOR / NAND / SDなど、emFile がサポートするすべてのストレージデバイスをRAID構成の対象とする事が可能です。
異なるストレージデバイスを混在しながら実装が可能です。

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大容量ファイル管理

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FATファイルシステムで管理できない4GBを超えるファイルを管理できる大容量ファイルシステム
emFileは2つのソリューションを用意しています

SEGGER BigFAT :汎用性は低いものの、ロイヤリティなしで利用可能なオプション

Microsoft exFAT®：

汎用性が高く外部機器との接続連携が必要な機器で推奨、Microsoftへのロイヤリティ必須

汎用ホストから読込
利用目的
ロイヤリティ

SEGGER BigFAT

Microsoft exFAT

要変換

exFATの読み出しに対応していれば標準対応

お客様製品でクローズする環境での利用、大容量を必要とするデータロガー、データベース利用。動画データ利用

汎用機器との接続利用不要

必要
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exFAT®の実装

It simply works

exFAT と emFile の連携方法

SEGGER の実装はMicrosoft が開発した exFAT ファイル システム仕様に準拠しています。
exFAT サポートは組込みアプリケーション向けの SEGGER のファイル システム ライブラリに統合され、メモリアクセスにはemFileのストレージ レイヤーを使用しています。
同じ API を使用しているため、開発者は exFAT 機能をアプリケーションに簡単に組み込むことができます。
emFile の exFAT はファイル割り当て、読み取り/書き込み操作、ディレクトリ管理に効率的なアルゴリズムを採用し、パフォーマンスを最大化し、リソース使用率を最小限に抑え、もちろんファイル システム自体の自動検出も行います。
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NOR/NAND イメージクリエーター

It simply works

NOR/NANDフラッシュデバイスのファイルシステムイメージを作成するためのソフトウェアユーティリティ

仮想NORフラッシュデバイスを含むファイルをホストコンピュータで作成します。
ファイルとディレクトリは、ターゲットデバイスと同じ方法で格納できます。
ファイルやディレクトリ全体をホストコンピュータから作成したイメージにコピーすることが可能です。NOR/NAND Image Creatorによって作成されたイメージ
ファイルは、標準的なバイナリファイルです。
このバイナリファイルは、プログラミングツールを使用してターゲットのフラッシュに直接書込みできます。

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emFile 製品パッケージ
emFile 製品パッケージ
emFileは、アプリケーションに合わせて、パッケージを選択して、導入頂けます。
FeaturePRO

FATEFS

Storage Layer--

Storage Layer
FAT File system
EFS File system---

NAND Flash device driver+ Option+ Option+ OptionNOR Flash device driver+ Option+ Option+ Option

SD/SDHC/MMC Flash device driver+ Option+ Option+ Option

IDE/Compact Flash device driver+ Option+ Option+ Option

Journaling Add-on+ Option+ Option--

Encryption Add-on+ Option+ Option--+ Option--

Long File Name Add-on
RAID-1 Add-on+ Option+ Option--RAID-5 Add-on+ Option+ Option--emFile BigFAT+ Option+ Option--exFAT® support+ Option+ Option--

OS layer for emFile+ Option+ Option--Copyright © 2024 EmbiTeK Co., Ltd. All Rights Reserved.

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emFile 開発・導入支援■ ウェブ公開の製品マニュアル■ サンプルアプリケーション■ 評価ボード無償評価版

使いやすいAPIでアプリケーション開発

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emFile ユーザマニュアルを導入前に確認可能APIの利用方法・サンプルコードについては、オンライン製品マニュアルを公開しています。
製品ご導入前にAPI使用方法などについて、確認いただくことが可能です。

ブラウザの翻訳機能で日本語表示(Google Chrome推奨)

https://www.segger.com/doc/UM02001_emFile.html
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emFile 導入スタートアップガイド
エンビテックサポート対応あり製品ライセンスで、日本語ドキュメントを提供
エンビテック作成のスタートアップガイドを提供

スタートアップガイド
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本資料は製品導入後に配布させていただきます。
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評価ボード無償評価版
各種評価ボードで評価サンプルを利用できます。

ウェブからダウンロード可能

https://www.embitek.co.jp/download/evalsamples/
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評価ボード無償評価版
各種評価ボードで評価サンプルを利用できます。
■ SEGGER NAND Flash評価ボード

emFileの機能とパフォーマンスを評価するために設計された、使いやすく費用効果の高いテストツールです。
NAND性能評価をするために、基板へのはんだ付けをすることなく利用可能となります。

NANDフラッシュメモリのデータに２種の方法でアクセスができます。
１．emFileを使用してファイルシステム経由でアクセス
２．USB大容量記憶装置としてデータにアクセス※本評価キットは、評価目的で利用できる「emUSB-Device / MSD-Class Driver」がバイナリでプリロード提供されています。

【ハードウェアスペック】

CPU: Atmel ATSAM3U4C(ARM Cortex-M3)■ NANDフラッシュソケット ■ 2色LED ■ 20ピンJTAGヘッダー■ 高速USBインターフェース ■ USB給電
書き込み速度：4.2 MBytes /秒
読み取り速度：6.4 MBytes /秒

SPIフラッシュ評価ボード【ハードウェアスペック】
CPU: ST STM32H743 (ARM Cortex-M7)■ フラッシュアダプタボード接続用 8pinヘッダ■ 直接書込用20pinヘッダ■ CPU経由書込・デバッグ用19pinヘッダ■LED(電源・ステータス) ■電圧選択ジャンパ(3.3V/1.8V)■ USB給電【テストツール】
SDカードアダプタ■ カード検出信号■ 書き込み禁止信号■ SPI / カードモード■ GND / 信号ヘッダー
一部の評価ボードでは、測定に必要なピンにアクセスできないため、オシロスコープやロジックアナライザーで出力をキャプチャできないといった問題がある場合に利用できます。

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emFileライセンスモデル

ニーズに合わせて選択可能なライセンスモデル

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SEGGER社ソフトウェアライセンスモデル
永久ライセンス・量産ロイヤリティなしで継続的な費用は必須ではありません。
(exFAT®サポートを導入の場合のみ、Microsoft社のロイヤリティが必要になります。）

シングルプロダクト

プロダクトファミリ（個別提案）

シングルデベロッパ（ユーザ）（個別提案）

開発可能製品数

1製品型番

1製品ファミリ

無制限

無制限

利用可能開発者数

無制限

無制限

1名

無制限

1CPU型番1CPU型番

1CPUアーキテクチャ

1CPUアーキテクチャ

1種類

1種類

1種類

1種類

CPU
コンパイラ

多数の開発者で1つの製品を開発する。
プロジェクト単位で予算計上

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CPU

複数の開発プロジェクトで共通利用
開発プラットフォーム化に最適

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開発プラットフォームとして最適なシングルデベロッパ／CPUライセンス
開発プロジェクトは無制限／開発者人数に応じたライセンス

シングルデベロッパ（ユーザ）

開発可能製品数

利用可能開発者数

CPU

コンパイラ

無制限

１名

1CPUアーキテクチャ

1種類「シングルデベロッパライセンス」は開発プロジェクトに制限されず、無制限に製品開発が可能です。開発者様が複数の開発プロジェクトを担当するなど、多品種開発に最適なライセンスです。
CPUアーキテクチャが同じCPUであれば、製品毎のCPU変更（デバイスメーカ変更）も対応可能です。

CPU

開発可能製品数

利用可能開発者数

CPU

コンパイラ

無制限

無制限

1CPUアーキテクチャ

1種類「CPUライセンス」は同一CPUアーキテクチャのCPUで複数の開発プロジェクト、開発者の人数に係わらず利用可能です。本ライセンスにより、SEGGER社製RTOS/ミドルウェアを含むソースコードを企業内で、共有ができます。御社内のソフトウェアプラットフォーム化に最適なライセンスです。
本ライセンスは、すべてお客様のご要望に従い都度提案となりますので、必ずしもCPUの制限事項が１CPUアーキテクチャになるわけではなく、ご要望に応じたライセンス提案をさせていただいています。

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24大規模な開発プロジェクトに最適なシングルプロダクト／プロダクトファミリライセンス
開発者の人数は無制限（外部協力会社含む）で特定の製品開発に利用可能なライセンス

シングルプロダクト

開発可能製品数

利用可能開発者数

CPU

コンパイラ

1製品型番

無制限

1デバイス型番

1種類

複数の開発者で１つの製品（製品型番）開発が可能です。開発者様が多い大規模開発や品種展開を想定しない製品開発に最適。
製品メーカ様へのライセンスで、該当製品開発に係わる開発者は本ライセンスで利用可能です。受託開発で利用検討の場合は、ライセンス契約者として、受託元様での契約をお願いいたします。
例）「J-Link BASE」で契約し、「J-Link BASE」を開発する。

プロダクトファミリ

開発可能製品数

利用可能開発者数

CPU

コンパイラ

1製品ファミリ無制限

1デバイス型番1種類「プロダクトライセンス」の適用範囲を広げて、１製品シリーズの開発が可能です。開発者様が多い大規模開発で、派生製品開発を行う場合に最適となります。プロダクトファミリの定義は、お客様の要望に応じて、都度SEGGER社と協議の上、ライセンス費用提示となります。
例）「J-Linkシリーズ」で契約し、「J-Link BASE」「J-Link PLUS」「J-Link PRO」を開発する。
※適用範囲について、適宜ご相談ください。

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提供会社
EmbiTeK | SEGGER

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SEGGER Microcontroller GmbH

組込みシステムで30年以上の経験を持ち、最先端のRTOSおよびソフトウェアライブラリを開発ハードウェアツール(開発 / 生産用)とソフトウェアツールをカバーします。
CEO : Ivo Geilenbruegge
設 立：1992年
本 社：モーンハイム・アム・ライン（ドイツ）
拠 点：米国 / 中国
30カ国以上に販売代理店を通して展開
RTOS/ミドルウェア

IDE

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デバッグツール

書込みツール株式会社エンビテック

お客様の要件に合わせ、様々なシナリオで適合できる最適なソフトウェア開発環境ソフトウェアコンポーネントを提供します。
代表取締役 : サントシュ パワル
設 立：2007年
本 社：東京都墨田区菊川2-3-6 菊川栄光ビル 601
日本国内唯一のSEGGER社製品販売オフィシャルパートナー
テクニカルサポート／ポーティング受託開サービスを提供
都営新宿線「菊川駅」徒歩3分
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Arm Cortex/RXソフトウェア開発から量産をサポート

製品開発フローの課題に合わせて対応

デバッガ

開発ツール

Arm Cortex / RX CPU
量産書込
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製品については、お気軽に以下窓口へお問い合わせください。

TEL
FAX
e-mailwebsite: 03-6240-2655: 03-6240-2656: sales@embitek.co.jp: https://www.embitek.co.jp

EmbiTeK Online Shop
https://www.embitek.shop/

http://www.youtube.com/@embitek

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本資料に記載しているプロセッサ名、OS名、コンパイラー名および製品名、製品画像は、それぞれ各社の商標または登録商標です。