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表:
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 内容 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 小米sd卡无法读取
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*/
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