MMC卡文件系統的實(shí)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(kāi)發(fā)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(wàn)次?，F在市場(chǎng)上的主流容量有128 MB～2 GB。 　　

文中首先介紹單片機對SPI協(xié)議下的MMC卡的底層讀寫(xiě)操作，然后分析MMC卡文件系統的結構，最后詳細說(shuō)明MMC卡文件的創(chuàng )建、讀寫(xiě)、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(shí)現單片機與MMC卡的互連。
　　
MMC卡有7個(gè)引腳，支持兩種串行數據傳輸協(xié)議，即MMC(Multimedia Card)模式和SPI(Serial PeripheralInterface) 模式。在SPI模式中，通過(guò)4條信號線(xiàn)完成數據的傳輸。這4條信號線(xiàn)分別是時(shí)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(xiě)原理

MMC卡讀寫(xiě)操作都是基于命令的，通過(guò)向MMC卡發(fā)送樞直的命令并讀取樞直的響應來(lái)實(shí)現對MMC卡的控制。在對MMC卡讀寫(xiě)之前，首先要進(jìn)行初始化操作。這是確保MMC卡能在SPI模式下進(jìn)行正常數據讀寫(xiě)的前提。需要注意的是，在發(fā)送使MMC卡空閑命令CMD0之前至少等待74個(gè)時(shí)鐘，確保MMC卡進(jìn)入SPI模式。
　　
初始化完戚之后，如果使用默認的塊讀寫(xiě)長(cháng)度(512字節)，就可進(jìn)行MMC卡的讀寫(xiě)。當然，也可用CMD16來(lái)設置。MMC卡的塊讀取長(cháng)度，可以是1～512字節之間的任意值。但是對MMC的寫(xiě)過(guò)程則要求塊長(cháng)度必須為512字節。無(wú)論是MMC卡的讀還是寫(xiě)，都要求在讀寫(xiě)命令發(fā)送后有數據起始令牌FEH，數據傳輸結束之后有2個(gè)字節的循環(huán)冗余編碼CRC(Cyclic Redundancy Codes)。
　　
2 MMC卡文件系統的結構分析

要使寫(xiě)入MMC卡的數據在Windows下訪(fǎng)問(wèn)，需要在MMC卡上創(chuàng )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(gè)部分。
　　
分區引導記錄通常包含4塊內容；

　?、貰IOS參數記錄塊BPB(BIPS Parameter Block)；
　?、诖疟P(pán)標志記錄表；
　?、鄯謪^引導記錄代碼區；
④結束標志55AA。
　　
BPB表從扇區字節位移0bH開(kāi)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(pán)上以簇為單位存儲，但是同一個(gè)文件的數據并不一定完整地存放在磁盤(pán)的一個(gè)連續的區域內，往往會(huì )分成若干簇，FAT表就是記錄文件存儲中簇與簇之問(wèn)連接信息的，這就是文件的鏈式存儲。FATl6以2個(gè)字節(即16位)表示1個(gè)簇，起始2個(gè)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(gè)扇區，每個(gè)扇區可以容納16個(gè)登記項，每個(gè)登記項的長(cháng)度是32字節。
　　
文件目錄表之后就是數據區DATA，用來(lái)存放文件數據，占用大部分的磁盤(pán)空間。