SD卡在生理信號數據采集中的應用

SD卡同樣支持單塊(CMD17)和多塊(CMD18)讀操作。單塊讀操作的數據長度也是512 B，其操作流程與寫操作類似。操作時，首先向SD卡發送讀數據塊命令(CMD17)，當接收應答信號0xFE后，即可接收512 B數據塊和2 B的CRC校驗。

4 FAT32文件系統設計
4．1 FAT32文件系統的結構
為了更直觀地查看SD卡中的數據，并與計算機進行數據交互式操作。本文采用了FAT32文件系統，該文件系統不僅實現了對大容量SD卡的文件操作，而且讀寫文件的速度很快。
FAT32文件系統在SD卡上的基本結構包含以下幾個部分：分區引導記錄DBR(Dos Boot Record)、文件分配表FAT(File Allocation Table)數據區。
分區引導記錄DBR，通常包括跳轉指令、廠家標識和DOS版本號、BPB(BIOS Parameter Block)和。BIOS引導程序。其中BPB記錄著每個扇區字節數、每簇扇區數、總扇區數等SD卡的基本信息，這些信息是正確操作SD卡的基礎。
FAT32文件系統有兩個文件分配表FAT1和FAT2。FAT2是FAT1的備份，記錄了簇與簇之間數據的鏈接關系。
FAT32與FAT12、FAT16不同的是，它沒有專門的根目錄區，根目錄區與數據區合并在一起。
4．2 FAT32文件系統的實現
4．2．1 FAT32文件系統的初始化
對SD卡的正確操作，需要初始化該卡的信息結構體變量如每個扇區字節數、每簇扇區數、FAT表數目等。

初始化流程如圖5所示。首先讀卡的物理扇區0，得到引導扇區的偏移地址。正常的話，該扇區最后兩個字節為55AA。然后讀引導扇區DBR的具體內容，得到文件系統的基本信息，初始化SD卡的信息結構體變量。
4．2．2 FAT32文件系統的相關操作
在本設計中，為了提高SD卡的寫入速度，對FAT32文件系統進行優化。FAT32文件系統在保留區增加了一個FSINFO扇區，用以記錄文件系統中空閑簇的數量以及不可用簇的簇號等信息。在執行寫SD卡操作時，可以通過讀取該扇區的內容快速地定位到下一個空閑簇，然后進行數據的寫入。優化后的文件系統主要包括以下操作：文件的創建與文件的讀寫操作。
創建新文件時，首先判斷該文件是否存在。如果存在，則打開該文件讀取該文件的FAT表項，獲取開始簇的地址、文件所占的字節數及第一個扇區的地址等信息；如果文件不存在，則查詢空閑簇并設置起始簇號，同時根據這個起始簇號創建簇鏈，然后讀取FDT(File Directory Table)表項查找空閑的32 B FDT，以存放文件名、擴展名、屬性值等信息。
讀文件時，根據文件名查找FDT表項并讀取文件的起始簇號，根據起始簇號找到第一個簇的內容，并逐個扇區讀取。同時，根據簇鏈就能查找到第2個簇，然后讀取簇里的內容。按照此方法，直到讀取所有的數據。寫文件的流程和讀文件類似，不同的是寫滿一個簇時要查找空閑的簇并添加到簇鏈中，同時更新FAT1，FAT2和FSINFO的內容。

5 結語
本文設計了一種基于DSP和SD卡的生理信號數據采集系統，詳細介紹了DSP與SD卡的硬件接口電路設計以及SD卡軟件設計流程。通過對人體手指體表溫度和濕度的實時測量，該系統可以實現對16路模擬信號的采集、處理、存儲等一系列操作。SD卡存儲容量為2 GB，最高讀寫速度可以達到1．2．MB／s，完全滿足在高速AD采集系統中的應用。隨著人體監測儀器的智能化、小型化發展，以及大容量SD卡的高性價比優點，SD卡在生理信號采集中的應用前景廣闊。