SD卡在生理信號(hào)數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用

SD卡同樣支持單塊(CMD17)和多塊(CMD18)讀操作。單塊讀操作的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度也是512 B，其操作流程與寫(xiě)操作類(lèi)似。操作時(shí)，首先向SD卡發(fā)送讀數(shù)據(jù)塊命令(CMD17)，當(dāng)接收應(yīng)答信號(hào)0xFE后，即可接收512 B數(shù)據(jù)塊和2 B的CRC校驗(yàn)。

4 FAT32文件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4．1 FAT32文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
為了更直觀地查看SD卡中的數(shù)據(jù)，并與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互式操作。本文采用了FAT32文件系統(tǒng)，該文件系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)大容量SD卡的文件操作，而且讀寫(xiě)文件的速度很快。
FAT32文件系統(tǒng)在SD卡上的基本結(jié)構(gòu)包含以下幾個(gè)部分：分區(qū)引導(dǎo)記錄DBR(Dos Boot Record)、文件分配表FAT(File Allocation Table)數(shù)據(jù)區(qū)。
分區(qū)引導(dǎo)記錄DBR，通常包括跳轉(zhuǎn)指令、廠家標(biāo)識(shí)和DOS版本號(hào)、BPB(BIOS Parameter Block)和。BIOS引導(dǎo)程序。其中BPB記錄著每個(gè)扇區(qū)字節(jié)數(shù)、每簇扇區(qū)數(shù)、總扇區(qū)數(shù)等SD卡的基本信息，這些信息是正確操作SD卡的基礎(chǔ)。
FAT32文件系統(tǒng)有兩個(gè)文件分配表FAT1和FAT2。FAT2是FAT1的備份，記錄了簇與簇之間數(shù)據(jù)的鏈接關(guān)系。
FAT32與FAT12、FAT16不同的是，它沒(méi)有專門(mén)的根目錄區(qū)，根目錄區(qū)與數(shù)據(jù)區(qū)合并在一起。
4．2 FAT32文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
4．2．1 FAT32文件系統(tǒng)的初始化
對(duì)SD卡的正確操作，需要初始化該卡的信息結(jié)構(gòu)體變量如每個(gè)扇區(qū)字節(jié)數(shù)、每簇扇區(qū)數(shù)、FAT表數(shù)目等。

初始化流程如圖5所示。首先讀卡的物理扇區(qū)0，得到引導(dǎo)扇區(qū)的偏移地址。正常的話，該扇區(qū)最后兩個(gè)字節(jié)為55AA。然后讀引導(dǎo)扇區(qū)DBR的具體內(nèi)容，得到文件系統(tǒng)的基本信息，初始化SD卡的信息結(jié)構(gòu)體變量。
4．2．2 FAT32文件系統(tǒng)的相關(guān)操作
在本設(shè)計(jì)中，為了提高SD卡的寫(xiě)入速度，對(duì)FAT32文件系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。FAT32文件系統(tǒng)在保留區(qū)增加了一個(gè)FSINFO扇區(qū)，用以記錄文件系統(tǒng)中空閑簇的數(shù)量以及不可用簇的簇號(hào)等信息。在執(zhí)行寫(xiě)SD卡操作時(shí)，可以通過(guò)讀取該扇區(qū)的內(nèi)容快速地定位到下一個(gè)空閑簇，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)的寫(xiě)入。優(yōu)化后的文件系統(tǒng)主要包括以下操作：文件的創(chuàng)建與文件的讀寫(xiě)操作。
創(chuàng)建新文件時(shí)，首先判斷該文件是否存在。如果存在，則打開(kāi)該文件讀取該文件的FAT表項(xiàng)，獲取開(kāi)始簇的地址、文件所占的字節(jié)數(shù)及第一個(gè)扇區(qū)的地址等信息；如果文件不存在，則查詢空閑簇并設(shè)置起始簇號(hào)，同時(shí)根據(jù)這個(gè)起始簇號(hào)創(chuàng)建簇鏈，然后讀取FDT(File Directory Table)表項(xiàng)查找空閑的32 B FDT，以存放文件名、擴(kuò)展名、屬性值等信息。
讀文件時(shí)，根據(jù)文件名查找FDT表項(xiàng)并讀取文件的起始簇號(hào)，根據(jù)起始簇號(hào)找到第一個(gè)簇的內(nèi)容，并逐個(gè)扇區(qū)讀取。同時(shí)，根據(jù)簇鏈就能查找到第2個(gè)簇，然后讀取簇里的內(nèi)容。按照此方法，直到讀取所有的數(shù)據(jù)。寫(xiě)文件的流程和讀文件類(lèi)似，不同的是寫(xiě)滿一個(gè)簇時(shí)要查找空閑的簇并添加到簇鏈中，同時(shí)更新FAT1，F(xiàn)AT2和FSINFO的內(nèi)容。

5 結(jié)語(yǔ)
本文設(shè)計(jì)了一種基于DSP和SD卡的生理信號(hào)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，詳細(xì)介紹了DSP與SD卡的硬件接口電路設(shè)計(jì)以及SD卡軟件設(shè)計(jì)流程。通過(guò)對(duì)人體手指體表溫度和濕度的實(shí)時(shí)測(cè)量，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)16路模擬信號(hào)的采集、處理、存儲(chǔ)等一系列操作。SD卡存儲(chǔ)容量為2 GB，最高讀寫(xiě)速度可以達(dá)到1．2．MB／s，完全滿足在高速AD采集系統(tǒng)中的應(yīng)用。隨著人體監(jiān)測(cè)儀器的智能化、小型化發(fā)展，以及大容量SD卡的高性價(jià)比優(yōu)點(diǎn)，SD卡在生理信號(hào)采集中的應(yīng)用前景廣闊。