SD卡文件系統(tǒng)讀寫(xiě)

1、 SD 文件系統(tǒng) SD文件系統(tǒng)SD卡概述1122 SD卡通信協(xié)議文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)3344 DE2實(shí)例55 總結(jié) 一、 SD卡概述v 1、SD卡簡(jiǎn)介(1)nSD卡（Secure Digital Memory Card）是一種基于半導(dǎo)體快閃記憶器的新一代記憶設(shè)備。nSD卡數(shù)據(jù)傳送和物理規(guī)范由MMC發(fā)展而來(lái) 一、 SD卡概述v 1、SD卡簡(jiǎn)介(2)nn特點(diǎn)：大容量、高性能、安全性高。用途：可用在MP3、移動(dòng)電話、PDA、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、電子圖書(shū)、微型電腦、AV器材等領(lǐng)域。n數(shù)據(jù)傳輸速率：SD卡讀寫(xiě)速度比MMC卡要快四倍，最大速率可達(dá)到10MB/秒。n幾種SD卡的區(qū)分：普通SD,高速SD,SDHC

2、。 一、 SD卡概述v 2、SD卡內(nèi)部結(jié)構(gòu)nSD卡由9線接口控制，數(shù)寫(xiě)保護(hù)據(jù)線包括：CMD,CLK,DAT0-DAT3。nn包括6個(gè)寄存器寫(xiě)保護(hù) 一、 SD卡概述v 3、SD通信模式一個(gè)主機(jī)一般情況下可以掛多張SD卡,最大10個(gè)堆n疊的卡。n主機(jī)訪問(wèn)模式：SD模式；SPI模式 一、 SD卡概述v 4、SD卡通信主機(jī)和SD卡之間的通信是通過(guò)命令和數(shù)據(jù)流實(shí)現(xiàn)n的，如下圖所示：n命令發(fā)送/數(shù)據(jù)傳輸 二、 SD卡通信協(xié)議v 1、SD卡接口可以支持兩種操作模式1、SD卡模式2、SPI模式n主機(jī)系統(tǒng)可以選擇以上其中任一模式，SD卡模式允許4線的高速數(shù)據(jù)傳輸。SPI模式允許簡(jiǎn)單通用的SPI通道接口，這種模式

3、相對(duì)于SD模式的不足之處是喪失了速度。 二、 SD卡通信協(xié)議n SD模式（1）nSD模式總線連接圖 二、 SD卡通信協(xié)議n SD模式（2）nSD模式針腳定義nSD總線允許1線和4線數(shù)據(jù)信號(hào)設(shè)置。 二、 SD卡通信協(xié)議n SPI模式(1)nSPI模式連接圖 二、 SD卡通信協(xié)議n SPI模式(2)nSPI模式針腳定義n注意：SPI模式時(shí)，數(shù)據(jù)信號(hào)需要在主機(jī)端用10-100K歐的上拉電阻。 二、 SD卡通信協(xié)議v 2、SD模式介紹nSD模式下的命令和數(shù)據(jù)都有一個(gè)開(kāi)始位和結(jié)束位。數(shù)據(jù)傳輸格式主要有命令、響應(yīng)和數(shù)據(jù)格式。命令格式命令: 在CMD上傳輸?shù)挠糜趩?dòng)一個(gè)操作的比特流由主機(jī)發(fā)往從機(jī), 可以是點(diǎn)

4、對(duì)點(diǎn)也可以是廣播的。n 二、 SD卡通信協(xié)議n 響應(yīng)格式響應(yīng)格式n響應(yīng): 在CMD上傳輸?shù)挠糜诨卮鹈畹谋忍亓?，由從機(jī)發(fā)往主機(jī)。 二、 SD卡通信協(xié)議n 數(shù)據(jù)格式數(shù)據(jù)格式n數(shù)據(jù): 是在DAT上傳輸?shù)谋忍亓?雙向傳輸。 二、 SD卡通信協(xié)議v 3、SD模式下的單塊讀n讀SD卡的順序?yàn)?發(fā)送讀命令à接受到響應(yīng)信號(hào)à讀數(shù)據(jù) 二、 SD卡通信協(xié)議v 4、SD模式下的單塊寫(xiě)n寫(xiě)SD卡的順序?yàn)? 發(fā)送寫(xiě)命令à接受響應(yīng)信號(hào)à寫(xiě)入數(shù)據(jù)à發(fā)送CRC 二、 SD卡通信協(xié)議v 5、SD模式下的常用命令n 基本命令Class0 二、 SD卡通信協(xié)議n 讀命令Class

5、2 二、 SD卡通信協(xié)議n 寫(xiě)命令Class4 二、 SD卡通信協(xié)議n 擦除命令Class5 三、 SD卡文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)三、 SD卡文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)v 1、文件系統(tǒng)n文件系統(tǒng)：文件命名、存儲(chǔ)和組織的總體結(jié)構(gòu)。Windows XP 支持下列三種文件系統(tǒng)：FAT16、nFAT32 和 NTFS。nFAT16（文件分配表）：它最大可以管理2GB的分區(qū)，但每個(gè)分區(qū)最多只能有65536個(gè)簇（簇是磁盤(pán)空間的配置單位）。 三、 SD卡文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)三、 SD卡文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)v 2、SD卡存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)MBR 區(qū)nSD卡存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)包括： MBR區(qū)、保留扇區(qū)保留扇區(qū)、FAT1文件分配表1、FAT2文件分配表2、FDT文件

6、根目錄區(qū)、User Data。FAT1FAT2FDT區(qū)User Data 三、 SD卡文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)n 保留扇區(qū)（BPB表）名稱(chēng)占用字節(jié)數(shù)內(nèi)容說(shuō)明BPB_BytesPerSecBPB_SecPerChusBPB_RsvdSecCntBPB_NumFATsBPB_RootEntCntBPB_TotSec16BPB_MediaTypeBPB_FATSize16BPB_SecPerTrkBPB_NumHeadsBPB_HiddSec2121221222440x02000x08扇區(qū)大小為512字節(jié)每簇有8個(gè)扇區(qū)有4個(gè)保留扇區(qū)有2個(gè)FAT表0x00040x020x02000x00000xF8有512個(gè)登

7、記項(xiàng)0表示總扇區(qū)數(shù)大于65536磁盤(pán)介質(zhì)為硬盤(pán)0x00F20x3F每個(gè)FAT表占242個(gè)扇區(qū)每個(gè)磁道有63個(gè)扇區(qū)磁頭數(shù)為2550x00FF0x000000000x00078A00有0個(gè)隱藏扇區(qū)BPB_TotSec32共有494080個(gè)扇區(qū) 三、 SD卡文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)n FAT文件分配表（1）文件在磁盤(pán)中以簇為單位進(jìn)行存儲(chǔ)，同一個(gè)文件的數(shù)n據(jù)可能不連續(xù)地存儲(chǔ)在幾個(gè)簇上,FAT表就是記錄文件簇與簇之間的連接信息，這就是所謂的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)。FAT表中，族號(hào)是按照順序依次排列的。Cluster 2Cluster 3FATCluster n-1Cluster n 三、 SD卡文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)n FAT文件分配

8、表（2）鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)：為每個(gè)文件構(gòu)造鏈表，文件的每個(gè)n族號(hào)存儲(chǔ)下一個(gè)族號(hào)的序號(hào)，每個(gè)族號(hào)都固定對(duì)應(yīng)一個(gè)存儲(chǔ)塊。5661120起始族號(hào)5下個(gè)族號(hào)最末族號(hào)FAT區(qū)11文件 文件 文件 文件文件塊NDATA區(qū)塊0塊1塊2塊3 三、 SD卡文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)n FAT文件分配表（3）通用的FAT表及其意義如下：nFAT12代碼0x000FAT16代碼0x0000FAT32代碼所表示的意義空簇0x000000000x002-0xFEF0x0002-0xFFEF0x00000002-0xFFFFFF0E文件的下一簇0xFFF0xFF70xFFFF0xFFF70xFFFFFF0F0x00000001文件的最后一簇壞

9、簇 三、 SD卡文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)n FDT表nFDT表(也稱(chēng)為文件根目錄區(qū))，主要記錄分區(qū)中目錄和文件的名稱(chēng)、屬性、起始簇號(hào)等信息。名稱(chēng)偏移量字節(jié)數(shù)意義DIR_Name108文件的名稱(chēng)，首字節(jié)為0x00表示未使用DIR_Name2DIR_Attr83擴(kuò)展名1112222426281屬性1DIR_ReservedDIR_WrtTimeDIR_WrtDateDIR_FstCluLODIR_FileSize102建立時(shí)間，校驗(yàn)等信息最后寫(xiě)入時(shí)間2最后寫(xiě)入日期2起始簇的低16位文件的大小，目錄的此項(xiàng)為04 三、 SD卡文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)v 3、文件操作n起始扇區(qū)號(hào)=隱藏扇區(qū)數(shù)+保留扇區(qū)數(shù)+2*(FAT表占用扇區(qū)數(shù))+根目錄區(qū)所占扇區(qū)數(shù)+(起始簇號(hào)-2)*每簇的扇區(qū)數(shù)n讀文件：FAT表à起始族號(hào)à起始扇區(qū)號(hào) à最后一個(gè)族號(hào)? à讀下一個(gè)族號(hào)à扇區(qū)號(hào) à 最后一個(gè)族號(hào) 三、 SD卡文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)v 4、寫(xiě)文件/刪除文件n寫(xiě)文件：確定FDT登記項(xiàng)（文件名及信息） à計(jì)算所需要的族數(shù)à寫(xiě)FDT表à寫(xiě)FAT1表 à寫(xiě)數(shù)據(jù)n刪除文件：將FDT表中的數(shù)據(jù)置為0àFAT1中的數(shù)據(jù)置為0 四、 DE2實(shí)例v