SD卡读写

SD卡读写 (1)系统硬件 文件系统只是数据的组织格式的统称，不涉及到硬件，所以系统的硬件与上篇日志中相同，不作修改。 (2)文件系统结构和读写原理 带有文件系统的SD卡的内部结构一般如下: 256MSD卡的文件系统结构 文件系统结构 说明 扇区起始号 占用扇区数 Partiton Boot Sector 分区记录扇区 0 1 Reserved Sectors 保留扇区 0 4 FAT1 文件分配表1 4 242 FAT2 文件分配表2 246 242 DIR(FDT) 文件根目录区 488 32 User Data 数据区 520 493560 SD卡的保留扇区中一般不要写入数据，否则可能破坏其文件系统结构，导致操作系统不能识别。 在FAT文件系统中，BPB(Bios ParameterBlock)是一个很重要的参数表，该表通常位于0扇区(保留扇区中的第一个扇区)中的12-36字节，它记录了分区中的一些重要数据如总扇区数、每扇区的字节数、每簇的扇区数、保留扇区数、FAT表占用扇区数等，我这里的256M的SD卡中的BPB表如下: 名称 占用字节数 说明 BPB_BytesPerSec 2 0x0200 扇区大小为512字节 BPB_SecPerChus 1 0x08 每簇有8个扇区 BPB_RsvdSecCnt 2 0x0004 有4个保留扇区 BPB_NumFATs 1 0x02 有2个FAT表 BPB_RootEntCnt 2 0x0200 根目录中可有512个登记项 BPB_TotSec16 2 0x0000 为0表示总扇区数大于65536 BPB_MediaType 1 0xF8 磁盘介质为硬盘 BPB_FATSize16 2 0x00F2 每个FAT表占242个扇区 BPB_SecPerTrk 2 0x3F 每个磁道有63个扇区 BPB_NumHeads 2 0x00FF 磁头数为255 BPB_HiddSec 4 0x00000000 有0个隐藏扇区 BPB_TotSec32 4 0x00078A00 共有494080个扇区 保留扇区之后是文件分配表，FAT16文件系统有两份文件分配表(FAT)，FAT的大小可以在BPB中查到。文件在磁盘中以簇为单位进行存储，同一个文件的数据也可能不连续地存储在几个簇上,FAT表就是记录文件簇与簇之间的连接信息的，这就是所谓的链式存储。FAT16系统以两个字节表示一簇(所以一个FAT16分区中最多存储2的16次方簇)，起始2个字节固定为FFF8H、FFFFH，后面的FAT表中FFFF表示终止、0000H表示未使用、0XFFF7表示坏簇、0X0002-0XFFEF表示文件的下一簇。FAT12和FAT32文件系统中的FAT表与FAT16的不同之处就是分别用12位和32位表示一簇，通用的FAT表及其意义如下: 所表示的意义 FAT12代码 FAT16代码 FAT32代码 空簇 0x000 0x0000 0x00000000 文件的下一簇 0x002-0xFEF 0x0002-0xFFEF 0x00000002-0xFFFFFF0E 文件的最后一簇 0xFFF 0xFFFF 0xFFFFFF0F 坏簇 0xFF7 0xFFF7 0x00000001 FAT表之后是FDT表(也称为文件根目录区)，主要记录分区中目录和文件的名称、属性、起始簇等信息，FDT表固定占用32个扇区，每个扇区可以容纳16个登记项，每个登记项占用32个字节。SD卡中的FDT表一个登记相的信息如下表: 偏字节名称 所表示的意义 移 数 文件的名称，首字节为0x00表示未使用， DIR_Name1 0 8 0xE5表示已删除，0x2E表示目录 DIR_Name2 8 3 扩展名 DIR_Attr 11 1 属性[1] DIR_Reserv12 10 建立时间，校验等信息 ed DIR_WrtTim22 2 最后写入时间 e DIR_WrtDat24 2 最后写入日期 e DIR_FstCluL26 2 起始簇的低16位 O DIR_FileSize 28 4 文件的大小，目录的此项为0 [1]文件的属性中每bit对应的意义如下 7 6 5 4 3 2 1 0 保留 保留 存档 目录 卷标 系统 隐藏 只读 有了以上概念以后，文件的读取和写入就比较容易理解了，其中需要说明的是:在FDT中(或者说文件系统中)文件的位置描述是簇号，而SD卡的底层读写单位是扇区(512字节或更小)，所以在读写数据时必须进行起始簇号和起始扇区号的转换，根据上面对文件系统结构的描述，该转换可用一个式子表示，即:起始扇区号=隐藏扇区数+保留扇区数+2*(FAT表占用扇区数)+根目录区所占扇区数+(起始簇号-2)*每簇的扇区数，有了这个式子，文件读写过程分别如下: 读文件:从FDT表得到文件的名称、扩展名、创建时间、大小和起始簇号等信息，再根据起始簇号计算文件的起始扇区号，读第一簇的内容，然后查询FAT表确认该簇是否是最后一簇，是的话就结束读取，否则从FAT表得到下一簇号，再重复上面的步骤读取，直到文件的最后一簇。 写文件:首先得到要写的文件的FDT登记项，根据文件大小计算文件所需簇数(也可以动态申请)，然后在FAT表中申请空白簇并将包括起始簇的登记项写入FDT表，更新FAT表，最后在数据区对应的扇区写文件数据。 删除文件:删除文件不涉及对数据区的操作，只需在FDT表中将相应的登记项标记为删除，并在FAT表中将相应的簇号置为0x0000H(空簇)就可以了。 (3)系统软件 有了(2)中的原理之后，软件也就是把各个操作所需的步骤联系起来，所以如果原理清楚 了，软件部分没什么好讲的，我这里的宏定义及函数列表如下: 1 /* 2 * This head file is written to establish struct fo fat for sd card.* 3 * It is designed to contain such struct and functions as BPB,FDT, * 4 * and so on. * 5 * NOTE:befor run these functions,the sd_init() is required to run * 6 * Author:lpj Version:0.1 * 7 */ 8 #ifndef _SDFAT_H_ 9 #define _SDFAT_H_ 10 11 #include "sdcard.h" 12 13 /*define the struct of BPB*/ 14 struct _bpb_{ 15 UINT16 bytes_per_sec; /*BPB_BytesPerSec*/ 16 UINT8 sec_per_chus; /*BPB_SecPerChus*/ 17 UINT16 rsvd_sec_cnt; /*BPB_RsvdSecCnt*/ 18 UINT8 num_fats; /*BPB_NumFATs*/ 19 UINT16 root_ent_cnt; /*BPB_RootEntCnt*/ 20 UINT16 tot_sec16; /*BPB_TotSec16*/ 21 UINT8 media_type; /*BPB_MediaType*/ 22 UINT16 fat_size16; /*BPB_FATSize16*/ 23 UINT16 sec_per_trk; /*BPB_SecPerTrk*/ 24 UINT16 num_heads; /*BPB_NumHeads*/ 25 UINT32 hidd_secs; /*BPB_HiddSec*/ 26 UINT32 tot_sec32; /*BPB_TotSec32*/ 27 }; 28 typedef struct _bpb_ BPB; 29 30 /*define the struct of FDT*/ 31 struct _fdt_{ 32 UINT8 main_name[8]; /*The main name of file or dir*/ 33 UINT8 expa_name[3]; /*The expand name of file or dir*/ 34 UINT8 attr; /*Attribute*/ 35 UINT8 rsvd_data[10]; /*Reserved data*/ 36 UINT16 wrt_time; /*The last update time*/ 37 UINT16 wrt_date; /*The last update date*/ 38 UINT16 fst_clu; /*The first cluster of file or dir*/ 39 UINT32 file_size; /*File size*/ 40 }; 41 typedef struct _fdt_ FDT; 42 43 /*define Linked list of _fdt_*/ 44 struct FdtNode{ 45 FDT fdt_data; 46 struct FdtNode *next; 47 }; 48 typedef struct FdtNode FDTNODE,*FDTLIST; 49 50 /*define macros for bpb constants, they are import for read * 51 *or write,For different SD card,it is neccessary to change * 52 *these macros */ 53 #define RSVDSTA 0 /*start number of reserved sectors*/ 54 #define RSVDSEC 4 /*number of reserved sectors*/ 55 #define SECPCLU 8 /*number of sectors for a cluster*/ 56 #define BYTPSEC 512 /*number of Bytes for a sector*/ 57 #define FAT1STA 4 /*start number of FAT1 table*/ 58 #define FAT1SEC 242 /*number of FAT1 table's sectors*/ 59 #define FAT2STA 246 /*start number of FAT2 table*/ 60 #define FAT2SEC 242 /*number of FAT2 table's sectors*/ 61 #define FDTSTA 488 /*start number of FDT table*/ 62 #define FDTSEC 32/*number of FDT table's sectors*/ 63 #define HIDESEC 0 /*number of HIDE sectors*/ 64 #define DATASTA 520 /*start number of USERDATA start*/ 65 #define DATASEC 493560/*number of USERDATA's sectors*/ 66 67 /*convert start_cluster to start_sectors, it is calculate by * 68 *the way:start sectors=(HIDESEC+RSVDSEC+FAT1SEC+FAT2SEC+ * 69 *FDTSEC+(start_cluster_number-2)*SECPCLU */ 70 UINT32 get_sta_sec(UINT16 sta_clu); 71 72 /* get BPB info from 0 sector */ 73 int get_bpb(BPB *bpb_data); 74 75 /* get FAT table form SD card */ 76 int get_fat_table(UINT16 *tfat); 77 78 /* get FDT table form SD card */ 79 int get_fdt_table(UINT8 *tfdt); 80 81 /* get dir and file info form FDT table */ 82 int get_files_info(FDTLIST *sd_files, UINT8 *tfdt); 83 84 /* list the file and dir of root */ 85 int disp_files_list(FDTLIST sd_files); 86 87 /* read a certain file form DATA sectors */ 88 int read_file(FDT ffdt, UINT8 *fdata, UINT16 *fat); 89 90 /* update the FAT table in SD ,ref[] record which sector 91 * need update * if ref[N]==1 then the Nth sector will be updated */ 92 int update_fat_table(UINT16 *fat, UINT8 *ref); 93 94 /* create a new file in SD card,which can read in PC */ 95 int create_file(FDT ffdt, UINT8 *fdata, UINT16 *fat, UINT8 *fdt); 96 97 /* append 512 bytes of data to the certain file */ 98 int append_file(FDT ffdt, UINT8 *adata, UINT16 *fat); 99 100 /* delete a file in SD card */ 101 int delete_file(FDT ffdt, UINT16 *fat, UINT8 *fdt); 102 103 #endif/*_SDFAT_H_*/ 有一点儿需要注意的是这些函数都是在SD卡初始化的基础上才能做的，所以主程序中一开始就要对SD卡进行初始化，OK，SD卡的读写设计到此为止，我这里除了create_file()和appen_file()两个函数还没有测试外，其他部分都没有问。