基于MCF51QE128的SD卡文件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：隨著嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，越來越多的嵌入式設(shè)備需要處理大量的數(shù)據(jù)，使用文件系統(tǒng)將成為這類嵌入式應(yīng)用的一個(gè)必然趨勢(shì)。本文基于Freescale公司MCF51QEl28微控制器和SD卡，結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)深入探討了FATl6文件系統(tǒng)及其存儲(chǔ)原則，實(shí)現(xiàn)了文件的創(chuàng)建、打開和多扇區(qū)數(shù)據(jù)的讀寫。
關(guān)鍵詞：MCF51QEl28；SD卡；FATl6文件系統(tǒng)

引言
MCF51QEl28微控制器是Freescale公司生產(chǎn)的8位／32位兼容的低功耗微處理器。工作電壓的典型值是3．6V，與SD卡的工作電壓兼容，可直接與SD卡連接而無需電平轉(zhuǎn)換電路。SD卡因?yàn)槠潴w積小、功耗低、容量大且成本低，目前被廣泛應(yīng)用于各類嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。本文針對(duì)此類應(yīng)用，通過實(shí)測(cè)512MB SD卡數(shù)據(jù)，以實(shí)例的形式深入解析了FATl6文件系統(tǒng)的存儲(chǔ)原則，并給出了實(shí)現(xiàn)方案。

1 FATl6文件系統(tǒng)
SD卡格式化為FAT文件系統(tǒng)時(shí)，一般只采用1個(gè)分區(qū)，以便于存儲(chǔ)空間的管理。FATl6主要由圖1所示的6個(gè)陰影部分組成。通常情況下，每扇區(qū)的大小為512字節(jié)。

1. 1 主引導(dǎo)記錄
MBR(Master Boot Record，主引導(dǎo)記錄)總是位于存儲(chǔ)卡的起始位置，即扇區(qū)O。圖2是主引導(dǎo)記錄的詳細(xì)信息。由于只有1個(gè)分區(qū)，所以由偏移量0x1BE可找到第1分區(qū)的入口，接著由偏移量0x08找到第1分區(qū)的相對(duì)起始扇區(qū)，即第1分區(qū)引導(dǎo)記錄所在的扇區(qū)。以512 MB SD卡為例，讀取圖2中地址OxlC6～OxlC9處的4個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)(由高位向低位讀取)，即Ox000000E9?？芍?，第1分區(qū)引導(dǎo)記錄位于SD卡的第0xE9個(gè)扇區(qū)。

1．2 分區(qū)引導(dǎo)記錄
分區(qū)BR(Boot Record，引導(dǎo)記錄)位于分區(qū)的第O扇區(qū)。它由跳轉(zhuǎn)代碼，OEM(Original Eqtlipment Manufacturer，原始設(shè)備制造商)，BPB(BIOs Parameter Block，BIOS參數(shù)塊)，擴(kuò)展BPB，引導(dǎo)代碼和結(jié)束標(biāo)志(Ox55 AA)組成。圖3重點(diǎn)列出了分區(qū)引導(dǎo)記錄中BPB的各項(xiàng)參數(shù)。讀圖3中Ox000000E9扇區(qū)，由偏移量0x0B處2字節(jié)數(shù)據(jù)Ox0200=512可知，SD卡每扇區(qū)的字節(jié)數(shù)為512。類似地，可得到其他相關(guān)參數(shù)。

1．3 FAT表和文件存儲(chǔ)原則
FATl6文件系統(tǒng)主要通過FAT表(FATl和FAT2)、根目錄和數(shù)據(jù)區(qū)實(shí)現(xiàn)對(duì)文件的存儲(chǔ)管理。FAT表記錄了數(shù)據(jù)文件的存儲(chǔ)鏈表，對(duì)數(shù)據(jù)的讀取極為重要，通常都會(huì)有一個(gè)或多個(gè)備份。這里，F(xiàn)AT2就是對(duì)FATl的備份，必須隨著FATl即時(shí)同步更新。根目錄一般以32字節(jié)為單位來存放文件記錄。