基于單片機的SD卡FAT文件系統讀寫設計

3．4讀寫單塊數據
SD卡單塊數據的讀取是先通過單片機發送CMDl7(CMD_READ_SINGLE_BLOCK)命令，以SD卡指定數據塊起始位地址作為參數，如果讀取成功SD卡會返回1個R1命令作為響應。然后發送1個起始數據命令，接著發送單塊字節數量的數據并接收SPI數據寄存器SPIDR中的數據，最后是2字節CRC校驗。

SD卡單塊數據的寫入與讀取相似，通過單片機發送CMD24(CMD_WRITE_SINGLE_BLOCK)命令，以SD卡指定數據塊起始位地址作為參數，如果讀取成功SD卡會返回1個R1命令作為響應。然后發送1個起始數據命令，接著發送單塊字節數量的需寫入數據，最后是2字節CRC校驗。
3．5 FAT文件系統信息讀取
為了SD卡文件數據管理方便并且與PC機之間兼容得更好，同時考慮到SD卡自身容量的限制，選擇FATl6文件系統對SD卡信息進行管理。
為了方便管理和擴展性開發，對SD卡進行了分區。模擬硬盤模式創建出了MBR區(主引導扇區)與DBR區(操作系統引導記錄區)，在向下兼容的同時實現了對分區過的SD卡FAT文件系統的讀寫。
SD卡數據可分為5部分：MBR區、DBR區、FAT區、DIR區和DATA區。MBR區是主引導區，位于整個SD卡的第1單塊上。在總共512字節的主引導扇區中，MBR只占用了其中的446個字節，另外的64個字節是DPT(Disk Partition Table，分區表)，最后2個字節“55 AA”是分區的結束標志。這整體構成了SD卡的主引導扇區。DBR是操作系統引導記錄區，是操作系統可以直接訪問的第1個扇區，它包括1個引導程序和1個被稱為BPB(Bios Parameter Block)的本分區參數記錄表。BPB參數塊記錄著本分區的起始扇區、結束扇區、文件存儲格式、硬盤介質描述符、根目錄大小、FAT、個數，分配單元的大小等重要參數。
FAT文件系統的分區有如下幾個部分：保留區，存放FAT文件系統的重要參數和引導程序；FAT表，記錄簇使用情況；根目錄區，記錄根目錄信息。
本文中單片機對FAT系統的讀寫利用的是MBR區上的DPT分區表信息，用于找到FAT分區。然后通過FAT分區的DBR區上的BPB分區參數記錄表信息找到根目錄，讀取根目錄信息并通過FAT表中的文件簇信息實現文件的管理。
研究中為方便代碼的移植和優化，在FAT初始化的時候將讀寫扇區函數指針指向Micro SD卡的讀寫函數，并使用了2個結構體來存儲SD卡的MBR與DBR信息。但鑒于單片機自身的內存容量，又建立了1個SimpleFat．c程序文件，只存儲程序所需的幾個地址常量：StartMbrAddress(MBR起始地址)、StartDbrAddress(DBR起始地址)、StartFatlAddress(FATl表起始地址)以及SeePerClu(簇扇區數量)，大大減小了單片機內存的開銷。