AT89S52單片機(jī)和FAT16文件的SD卡讀寫(xiě)設(shè)計(jì)

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(chǔ)位置。在Windows系統(tǒng)中，文件存儲(chǔ)的單位是簇而不是字節(jié)，1個(gè)文件不是連續(xù)地存放于磁盤(pán)的某一區(qū)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(hào)、后繼簇號(hào)和終止簇號(hào)。FAT表中的每個(gè)表項(xiàng)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)中的1個(gè)簇，由于FAT表對(duì)文件管理的重要性，F(xiàn)AT表有1個(gè)備份。

DIR是根目錄區(qū)，緊接著第2個(gè)FAT表(FAT2)之后，記錄著根目錄下每個(gè)文件的起始簇號(hào)、大小等屬性。操作系統(tǒng)根據(jù)DIR中文件的起始簇號(hào)和大小，結(jié)合FAT表來(lái)定位文件。FAT16文件系統(tǒng)中1個(gè)文件的存儲(chǔ)示意圖如圖5所示。

3.2 SD卡指令規(guī)范

單片機(jī)通過(guò)相應(yīng)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(jié)長(zhǎng)，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(biāo)志，最后1位“1”是結(jié)束標(biāo)志。6位的指令是SD卡的指令序號(hào)，例如CMD17的6位指令即17的二進(jìn)制表示010001。指令參數(shù)占4字節(jié)，具體內(nèi)容參照SD卡規(guī)范。7位CRC校檢的生成多項(xiàng)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(rèn)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(yīng)有4種格式，不同指令對(duì)應(yīng)不同響應(yīng)，具體內(nèi)容可參看SD卡規(guī)范。

3.3 SD卡讀寫(xiě)驅(qū)動(dòng)

3.3.1 SPI時(shí)序模擬

用軟件來(lái)模擬SPI總線的具體方法是：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(jī)由DI線輸出1位數(shù)據(jù)到SD卡;接著再將SCK置0，單片機(jī)由DO線從SD卡讀1位數(shù)據(jù)。至此，模擬1位數(shù)據(jù)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1字節(jié)數(shù)據(jù)的輸入輸出。

以下是本系統(tǒng)軟件模擬SPI時(shí)序的匯編代碼。以通用寄存器A作為函數(shù)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)將寄存器A中的數(shù)據(jù)通過(guò)SPI總線發(fā)送出去，并將從SPI總線讀到的數(shù)據(jù)存到寄存器A中。

3.3.2 SD卡的初始化

SD卡的初始化流程如圖7所示。SD卡上電延時(shí)74個(gè)時(shí)鐘周期后，單片機(jī)向SD卡發(fā)送復(fù)位命令CMDO，使SD卡進(jìn)入SPI模式。之后循環(huán)發(fā)送激活SD卡指令CMD1，直到接收到SD卡響應(yīng)的第0位為0。

3.3.3 SD卡數(shù)據(jù)塊的讀寫(xiě)

完成SD卡的初始化后，就可以對(duì)SD卡進(jìn)行讀寫(xiě)操作。讀寫(xiě)操作都是通過(guò)指令來(lái)完成的：?jiǎn)螇K寫(xiě)命令CMD24，多塊寫(xiě)命令CMD25;單塊讀命令 CMD17，多塊讀命令CMD18。單塊讀寫(xiě)時(shí)，數(shù)據(jù)塊的長(zhǎng)度為512字節(jié)，多塊讀寫(xiě)時(shí)SD卡收到1個(gè)停止命令CMD12后停止讀寫(xiě)。圖8、圖9分別是單塊讀、寫(xiě)SD卡的軟件流程。

3.4 FAT16文件讀寫(xiě)

按照FAT16文件系統(tǒng)的文件組織規(guī)范，編寫(xiě)讀文件函數(shù)和寫(xiě)文件函數(shù)。FAT16文件讀寫(xiě)的軟件流程如圖10所示。