基于A(yíng)T89S52和FAT16的SD卡讀寫(xiě)系統設計

主引導記錄區(Main BootRecord，MBR)位于物理磁盤(pán)第零扇區。MBR中有硬盤(pán)分區記錄表(Disk Partition Table，DPT)，DPT記錄了各邏輯分區的相對偏移。SD卡不支持多分區，在1個(gè)SD卡中只有1個(gè)分區，因此在SD卡上的DPT只有1個(gè)分區表項被占用。系統引導記錄區(DOS Boot Record，DBR)位于磁盤(pán)邏輯分區的第0扇區，是操作系統可以訪(fǎng)問(wèn)的第1個(gè)扇區，它其中包含1個(gè)稱(chēng)為BPB(Bios Parameter Block)的本分區參數記錄表。BPB記錄著(zhù)本分區的根目錄大小、FAT、個(gè)數、磁盤(pán)介質(zhì)描述、分配單元大小等重要參數。

DBR之后是FAT(File Allocation Table，文件分配記錄表)，記錄文件在磁盤(pán)上的存儲位置。在Windows系統中，文件存儲的單位是簇而不是字節，1個(gè)文件不是連續地存放于磁盤(pán)的某一區域，而往往分成若干段，像鏈子一樣存放。FAT表記錄了每個(gè)文件的起始簇號、后繼簇號和終止簇號。FAT表中的每個(gè)表項對應數據存儲區中的1個(gè)簇，由于FAT表對文件管理的重要性，FAT表有1個(gè)備份。
DIR是根目錄區，緊接著(zhù)第2個(gè)FAT表(FAT2)之后，記錄著(zhù)根目錄下每個(gè)文件的起始簇號、大小等屬性。操作系統根據DIR中文件的起始簇號和大小，結合FAT表來(lái)定位文件。FAT16文件系統中1個(gè)文件的存儲示意圖如圖5所示。

3．2 SD卡指令規范
單片機通過(guò)相應指令與SD卡進(jìn)行交互。SD卡有特定的指令格式，都是6字節長(cháng)，最高有效位(MSB)傳輸優(yōu)先，如圖6所示。

SD卡指令的最高2位“01”是SD卡指令的開(kāi)始標志，最后1位“1”是結束標志。6位的指令是SD卡的指令序號，例如CMD17的6位指令即17的二進(jìn)制表示010001。指令參數占4字節，具體內容參照SD卡規范。7位CRC校檢的生成多項式為G(x)=x7+x3+1。事實(shí)上SD卡在進(jìn)入SPI模式后，不再通過(guò)CRC碼來(lái)確認指令的傳輸正確與否，指令中的7為CRC校檢，只在SD模式下起作用。因此僅SD卡上電后的第1條切換SPI模式指令CMd0 需要校檢碼，而此校檢碼是固定的0x95，其他指令的CRC均置1即可。SD卡響應有4種格式，不同指令對應不同響應，具體內容可參看SD卡規范。
3．3 SD卡讀寫(xiě)驅動(dòng)
3．3．1 SPI時(shí)序模擬
用軟件來(lái)模擬SPI總線(xiàn)的具體方法是：將SCK的初始狀態(tài)置0，允許接收后(即CS置0)將SCK置1，這樣單片機由DI線(xiàn)輸出1位數據到SD卡；接著(zhù)再將SCK置0，單片機由DO線(xiàn)從SD卡讀1位數據。至此，模擬1位數據輸入輸出完成。此后再將SCK置1，依次循環(huán)8次，完成SPI總線(xiàn)1字節數據的輸入輸出。
以下是本系統軟件模擬SPI時(shí)序的匯編代碼。以通用寄存器A作為函數參數，實(shí)現將寄存器A中的數據通過(guò)SPI總線(xiàn)發(fā)送出去，并將從SPI總線(xiàn)讀到的數據存到寄存器A中。