MMC卡文件系統的實現

MMC卡定義

多媒體卡MMC(MultiMedia Card)是由美國SanDisk公司和德國Simens公司于1997年共同開發推出的一種多功能存卡。內置控制電路，可以使用在手機、數碼相機、MP3、PDA等多種數字設備上，可反復記錄30萬次。現在市場上的主流容量有128 MB～2 GB。 　　

文中首先介紹單片機對SPI協議下的MMC卡的底層讀寫操作，然后分析MMC卡文件系統的結構，最后詳細說明MMC卡文件的創建、讀寫、刪除等操作。該方法可應用到與Windows有交互的嵌入式系統中，便于文件的統一管理。
　　
1 單片機與MMC卡的接口

　1.1 單片機與MMC卡的接口電路

接口電路采用的是Philips公司的增強型LPC93x系列單片機。它除了比普通的8051有更快的指令執行周期外，還提供多種在片的硬件接口功能，如UART、SPI、I2C等，因此用LPC93x的SPI接口實現單片機與MMC卡的互連。
　　
MMC卡有7個引腳，支持兩種串行數據傳輸協議，即MMC(Multimedia Card)模式和SPI(Serial PeripheralInterface) 模式。在SPI模式中，通過4條信號線完成數據的傳輸。這4條信號線分別是時鐘SPICLK、數據輸入MISO、數據輸出MOSI和片選SS#。
　　
LPC93x單片機與MMC卡的接口電路如圖1所示。

　　
1.2 MMC卡底層讀寫原理

MMC卡讀寫操作都是基于命令的，通過向MMC卡發送樞直的命令并讀取樞直的響應來實現對MMC卡的控制。在對MMC卡讀寫之前，首先要進行初始化操作。這是確保MMC卡能在SPI模式下進行正常數據讀寫的前提。需要注意的是，在發送使MMC卡空閑命令CMD0之前至少等待74個時鐘，確保MMC卡進入SPI模式。
　　
初始化完戚之后，如果使用默認的塊讀寫長度(512字節)，就可進行MMC卡的讀寫。當然，也可用CMD16來設置。MMC卡的塊讀取長度，可以是1～512字節之間的任意值。但是對MMC的寫過程則要求塊長度必須為512字節。無論是MMC卡的讀還是寫，都要求在讀寫命令發送后有數據起始令牌FEH，數據傳輸結束之后有2個字節的循環冗余編碼CRC(Cyclic Redundancy Codes)。
　　
2 MMC卡文件系統的結構分析

要使寫入MMC卡的數據在Windows下訪問，需要在MMC卡上創建Windows支持的FATl6文件系統。MMC卡上的FATl6文件系統的結構包含分區引導記錄、文件分配表、文件目錄表以及數據區4個部分。
　　
分區引導記錄通常包含4塊內容；

　　①BIOS參數記錄塊BPB(BIPS Parameter Block)；
　　②磁盤標志記錄表；
　　③分區引導記錄代碼區；
④結束標志55AA。
　　
BPB表從扇區字節位移0bH開始，共占25字節。表1是從MMC卡的首扇區中讀出的BPB表的內容。

　　
在分區引導記錄之后是FAT(File Allocation Table，文件分配表)區。FATl6的文件系統中有兩份完全相同的文件分配表FATl和FAT2，每份FAT表占用空間的大小可從BPB表中查得。
　　
文件在磁盤上以簇為單位存儲，但是同一個文件的數據并不一定完整地存放在磁盤的一個連續的區域內，往往會分成若干簇，FAT表就是記錄文件存儲中簇與簇之問連接信息的，這就是文件的鏈式存儲。FATl6以2個字節(即16位)表示1個簇，起始2個字為F8FFH、FFFFH，后面的FFFFH表示終止，0000H表示未使用。
　　
緊接在FAT表之后的是文件目錄表FDT，固定占32個扇區，每個扇區可以容納16個登記項，每個登記項的長度是32字節。
　　
文件目錄表之后就是數據區DATA，用來存放文件數據，占用大部分的磁盤空間。