基于mcf51qe128的sd卡文件系统设计

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1、基于MCF51QE128的SD卡文件系统设计SDcardfilesystemdesignbasedonMCF51QE128童静TongJing摘要：随着嵌入式系统的发展，越来越多的嵌入式设备需要处理大量的数据，同时市场上也随之涌现出了许多大容量的存储器件，使用文件系统将成为这类嵌入式应用的一个必然趋势。本文基于Freescale公司MCF51QE128微控制器和SD卡，结合实验数据，深入探讨了FAT16文件系统及其存储原则，实现了文件的创建、打开和多扇区数据的读写。关键词：MCF51QE128微控制器，SD

2、卡，FAT16文件系统Abstract:Withthedevelopmentofembeddedsystems,moreandmoreembeddeddevicesneedtodealwithlargeamountsofdata,whilethemarketalsoemergedalotoflarge-capacitymemories,usetheFilesystemwillbeaninevitabletrendfortheseembeddedapplications.ThepaperbasedonFree

3、scaleMCF51QE128microcontrollerandSecureDigitalcard,in-depthexplorationintoFAT16Filesystemandfilesstorageprinciplesincombinationwithexperimentaldata,anddescribedhowtocreate,openafile,andreadorwritemulti-sectordata.Keywords:MCF51QE128microcontroller,SecureDi

4、gitalcard,FAT16Filesystem引言MCF51QE128微控制器是飞思卡尔公司生产的8位/32位兼容的低功耗微处理器，工作电压的典型值是3.6V，与SD卡的工作电压兼容，可直接与SD卡连接而无须电平转换电路。SD卡因为其体积小、功耗低、容量大且成本低廉，目前被广泛应用于各类嵌入式数据采集系统中。本文针对此类应用，通过实测512MSD卡数据，以实例的形式深入解析了FAT16文件系统的存储原则，并给出了实现方案。1.FAT16文件系统SD卡格式化为FAT文件系统时，一般只采用1个分区，以便于存

5、储空间的管理，其划分形式如图1所示。FAT16主要由图中所示的6个深色部分组成，主引导记录位于SD卡的第0扇区，通常情况下，每扇区的大小为512字节。图1FAT16的组织形式1.1主引导记录MSR（MasterBootRecord，主引导记录）总是位于存储卡的起始位置，即扇区0。图2是主引导记录的详细信息。由于只有1个分区，所以由偏移量0x1BE可找到第1分区的入口，接着由偏移量0x08找到第1分区的相对起始扇区，即第1分区引导记录所在扇区。以512MBSD卡为例，读图2中地址0x1C6～0x1C9处4个字

6、节数据：0x000000e9（由高位向低位读取），可知第1分区引导记录位于SD卡的第0xe9个扇区。32图2主引导记录1.2分区引导记录分区BR（BootRecord，引导记录）位于分区的第0扇区，由跳转代码、OEM（OriginalEquipmentManufacturer，原始设备制造商）、BPB（BIOSParameterBlock，BIOS参数块）、扩展BPB、引导代码和结束标志组成。图3重点列出了分区引导记录中BPB的各项参数。读图3中0x000000e9扇区，由偏移量0x0B处2字节数据：0x0

7、200=512，可知SD卡每扇区字节数为512。类似，可得到其他相关参数。图3分区引导记录1.3FAT表和文件存储原则FAT16文件系统主要通过FAT表（FAT1和FAT2）、根目录和数据区实现对文件的存储管理。FAT表记录了数据文件的存储链表，对数据的读取极为重要，通常都会有一个或多个备份。这里，FAT2就是对FAT1的备份，必须随着FAT1即时同步更新。根目录一般以32字节为单位来存放文件记录，具体描述如表1所示。数据区主要存放文件数据，为了有效利用存储空间，一般以簇为单位，簇的大小通常是2的n次幂个扇

8、区。FAT格式化后，簇的大小就确定下来了，可通过读取分区引导记录获得，例如，读图3中0x000000e9扇区，由偏移量0x0D处1字节数据：0x10=16，可知SD卡的1个簇占16个扇区。32表1根目录文件记录项如果将SD卡的存储空间想象成一本书，要阅读一篇文章，首先应该打开目录找到文章的页码，然后根据页码翻到文章所在的地方。类比到FAT16文件系统，FAT表和根目录就像书的目录，簇号类似于书的页码，而数据区存放