SD卡和FAT文件系統(tǒng)示例

1. 初始化SD卡。

我現(xiàn)在用的多是SPI模式，所以在這里只討論SPI模式。在SPI模式中，所有的指令都要求先將CS腳置0。所以這點(diǎn)，我在后面就不再強(qiáng)調(diào)了。

CMD0，使SD卡從SD模式轉(zhuǎn)到SPI模式。判斷返回值R0，如果不是CARD IS NOT READY，說明硬件上有問題。
CMD8，參數(shù)是0x000001AA，判斷SD卡符合哪個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。如果返回ILLEGAL COMMAND，說明是ver1.x的卡，否則就是ver2.0的卡。
CMD1，如果是ver2.0的卡，參數(shù)是1<<30，否則就是0，讀取SD卡的狀態(tài)，反復(fù)，直到CARD IS READY或者超時(shí)。這里有一個(gè)問題，Spec上建議使用ACMD1，說是通用性比CMD1好，而且CMD1并不是一開始就可以使用的。但是我在實(shí)際使用中，發(fā)現(xiàn)一些老卡對這個(gè)指令會返回PARAMETER ERROR。搞不懂是為什么，而且實(shí)際使用中CMD1也很好用，并沒有出現(xiàn)SD卡不能初始化的問題，所以我現(xiàn)在都直接用CMD1。

到這里基本上SD卡就初始化完畢了。接下來就可以讀取數(shù)據(jù)了。

2. 讀取CID（CMD10），SD卡鑒別信息，這一步不是必須的。

鑒別信息中包括了生產(chǎn)商ID，應(yīng)用ID，產(chǎn)品名稱，產(chǎn)品版本，產(chǎn)品序列號，生產(chǎn)日期。

3. 讀取CSD（CMD9），SD卡信息。

返回的CSD有兩個(gè)版本。

if (CSD[0] & 0x40 == 0x40) // ver2.0的卡
容量 = 1024L*(CSD[8]<<8+CSD[9])
這個(gè)數(shù)字就是這張SD卡里面總共有多少個(gè)扇區(qū)。

if (CSD[0] & 0x40 != 0x40) // ver1.x的卡
容量 = (((CSD[6]&0x03)<<10) | (CSD[7]<<2) | ((CSD[8]&0xC0)>>6) + 1) * (1 << ((((CSD[9]&0x03)<<1) | ((CSD[10]&0x80)>>7)) + 2))

4. 讀取Partition Table。
讀取SD卡的扇區(qū)0到buf。
如果buf[0]不是0xEB或者0xE9，說明這是一個(gè)分區(qū)表。
buf[454]開始的四個(gè)byte是該分區(qū)前的扇區(qū)數(shù)。例如63表示在這個(gè)分區(qū)前有63個(gè)扇區(qū)，那么這個(gè)分區(qū)的第一個(gè)扇區(qū)就是扇區(qū)63。
buf[458]開始的四個(gè)byte是該分區(qū)的扇區(qū)數(shù)。例如7990000，不是這個(gè)分區(qū)有7990000個(gè)扇區(qū)。那么這個(gè)分區(qū)的塊地址就是63～7990063。
一個(gè)設(shè)備可以最多有四個(gè)分區(qū)，其他三個(gè)分區(qū)的相關(guān)數(shù)據(jù)是在buf[470]/buf[474]，buf[486]/buf[490]，buf[502]/buf[506]。
注意，讀取buf的時(shí)候檢查最好兩位，應(yīng)該是55AA。

5. 讀取BPB。
好，到這里我們已經(jīng)知道第一個(gè)分區(qū)是在什么位置了?，F(xiàn)在需要做的就是讀取這個(gè)分區(qū)的0扇區(qū)。也就是SD卡的第36個(gè)扇區(qū)。
這個(gè)512個(gè)byte就是這個(gè)分區(qū)的詳細(xì)資料了。

檢查buf[0]，應(yīng)該是0xEB或者0xE9。如果是的話，那就是BPB表了。接下來比較重要的幾個(gè)數(shù)字是：
buf[13]的Sectors Per Cluster，就是每個(gè)簇的扇區(qū)數(shù)，也就是你在讀取文件是需要一次讀取的扇區(qū)數(shù)。例如8。
buf[14-15]的Reserved Sectors，保留扇區(qū)數(shù)，這個(gè)保留扇區(qū)是在分區(qū)第一個(gè)扇區(qū)到FAT表之間的扇區(qū)數(shù)。例如38。
buf[28-31]的Hidden Sectors，隱藏扇區(qū)數(shù)，這個(gè)隱藏扇區(qū)指的是在這個(gè)分區(qū)前面有多少個(gè)扇區(qū)，這個(gè)值在分區(qū)表里也有的。就是63。
buf[19-20]和buf[32-35]，前者是FAT16格式中的扇區(qū)數(shù)，后者是FAT32格式中的扇區(qū)數(shù)。這個(gè)值在分區(qū)表里也是有的。就是7990000。
buf[16]，F(xiàn)AT表數(shù)，一般是2。
buf[22-23]，buf[36-39]，F(xiàn)AT表占用的扇區(qū)數(shù)，前者是FAT16的，后者是FAT32的。例如7793。

好了，到這里我們就可以讀取FAT文件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)了。

6. 讀取FAT表。
在上面的例子中，F(xiàn)AT表的位置應(yīng)該是分區(qū)的第一個(gè)扇區(qū)再偏移隱藏扇區(qū)數(shù)，就是63+38，等于101。所以從SD卡的101扇區(qū)開始，就是分區(qū)一的FAT表，一共有7793個(gè)扇區(qū)。

7. 讀取根目錄。
在FAT16中，根目錄是單獨(dú)的。應(yīng)該是可以建立512個(gè)文件，每個(gè)文件占用32byte，所以總共是512*32/512=32個(gè)扇區(qū)。
根目錄是跟在FAT表后面的，所以第一個(gè)扇區(qū)是在101+7793*2=15687。

對于FAT32系統(tǒng)，這段忽略。

8. 讀取數(shù)據(jù)區(qū)。
FAT16中，數(shù)據(jù)區(qū)是在根目錄后面的，所以第一個(gè)扇區(qū)是15687+32=15719。就是在SD卡上的第15719個(gè)扇區(qū)。

而FAT32中，由于沒有根目錄，所以數(shù)據(jù)區(qū)直接跟在FAT表后面的，所以就是第15687個(gè)扇區(qū)。這個(gè)扇區(qū)就是LBA=2的地方。所以之后如果上層的文件操作函數(shù)，要對LBA=1000寫數(shù)據(jù)，那就是對1000+15687=16687扇區(qū)進(jìn)行寫操作。

到此，我們就得到了整個(gè)FAT系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)，接下來就可以開始操作文件了。