基于單片機的SD卡FAT文件系統(tǒng)讀寫設(shè)計

3．4讀寫單塊數(shù)據(jù)
SD卡單塊數(shù)據(jù)的讀取是先通過單片機發(fā)送CMDl7(CMD_READ_SINGLE_BLOCK)命令，以SD卡指定數(shù)據(jù)塊起始位地址作為參數(shù)，如果讀取成功SD卡會返回1個R1命令作為響應(yīng)。然后發(fā)送1個起始數(shù)據(jù)命令，接著發(fā)送單塊字節(jié)數(shù)量的數(shù)據(jù)并接收SPI數(shù)據(jù)寄存器SPIDR中的數(shù)據(jù)，最后是2字節(jié)CRC校驗。

SD卡單塊數(shù)據(jù)的寫入與讀取相似，通過單片機發(fā)送CMD24(CMD_WRITE_SINGLE_BLOCK)命令，以SD卡指定數(shù)據(jù)塊起始位地址作為參數(shù)，如果讀取成功SD卡會返回1個R1命令作為響應(yīng)。然后發(fā)送1個起始數(shù)據(jù)命令，接著發(fā)送單塊字節(jié)數(shù)量的需寫入數(shù)據(jù)，最后是2字節(jié)CRC校驗。
3．5 FAT文件系統(tǒng)信息讀取
為了SD卡文件數(shù)據(jù)管理方便并且與PC機之間兼容得更好，同時考慮到SD卡自身容量的限制，選擇FATl6文件系統(tǒng)對SD卡信息進行管理。
為了方便管理和擴展性開發(fā)，對SD卡進行了分區(qū)。模擬硬盤模式創(chuàng)建出了MBR區(qū)(主引導(dǎo)扇區(qū))與DBR區(qū)(操作系統(tǒng)引導(dǎo)記錄區(qū))，在向下兼容的同時實現(xiàn)了對分區(qū)過的SD卡FAT文件系統(tǒng)的讀寫。
SD卡數(shù)據(jù)可分為5部分：MBR區(qū)、DBR區(qū)、FAT區(qū)、DIR區(qū)和DATA區(qū)。MBR區(qū)是主引導(dǎo)區(qū)，位于整個SD卡的第1單塊上。在總共512字節(jié)的主引導(dǎo)扇區(qū)中，MBR只占用了其中的446個字節(jié)，另外的64個字節(jié)是DPT(Disk Partition Table，分區(qū)表)，最后2個字節(jié)“55 AA”是分區(qū)的結(jié)束標(biāo)志。這整體構(gòu)成了SD卡的主引導(dǎo)扇區(qū)。DBR是操作系統(tǒng)引導(dǎo)記錄區(qū)，是操作系統(tǒng)可以直接訪問的第1個扇區(qū)，它包括1個引導(dǎo)程序和1個被稱為BPB(Bios Parameter Block)的本分區(qū)參數(shù)記錄表。BPB參數(shù)塊記錄著本分區(qū)的起始扇區(qū)、結(jié)束扇區(qū)、文件存儲格式、硬盤介質(zhì)描述符、根目錄大小、FAT、個數(shù)，分配單元的大小等重要參數(shù)。
FAT文件系統(tǒng)的分區(qū)有如下幾個部分：保留區(qū)，存放FAT文件系統(tǒng)的重要參數(shù)和引導(dǎo)程序；FAT表，記錄簇使用情況；根目錄區(qū)，記錄根目錄信息。
本文中單片機對FAT系統(tǒng)的讀寫利用的是MBR區(qū)上的DPT分區(qū)表信息，用于找到FAT分區(qū)。然后通過FAT分區(qū)的DBR區(qū)上的BPB分區(qū)參數(shù)記錄表信息找到根目錄，讀取根目錄信息并通過FAT表中的文件簇信息實現(xiàn)文件的管理。
研究中為方便代碼的移植和優(yōu)化，在FAT初始化的時候?qū)⒆x寫扇區(qū)函數(shù)指針指向Micro SD卡的讀寫函數(shù)，并使用了2個結(jié)構(gòu)體來存儲SD卡的MBR與DBR信息。但鑒于單片機自身的內(nèi)存容量，又建立了1個SimpleFat．c程序文件，只存儲程序所需的幾個地址常量：StartMbrAddress(MBR起始地址)、StartDbrAddress(DBR起始地址)、StartFatlAddress(FATl表起始地址)以及SeePerClu(簇扇區(qū)數(shù)量)，大大減小了單片機內(nèi)存的開銷。