基于ARM9-μC／OS-II软硬件平台的SD卡文件系统的设计与实现 02

samwalton

2.1 底层驱动设计

2.1.1 SD卡初始化

SD卡读写操作都是基于命令的，通过向SD卡发送命令并读取命令的响应来实现对SD卡的控制。在SD卡读写之前，首先要进行初始化操作。这是确保SD卡能进行正常数据读写的前提，SD卡初始化完成了SD卡上电，确认，设置逻辑地址，使其进入传输状态以及设置总线带宽几大主要工作。需要注意的是，在发送使SD卡空闲命令CMD0之前至少等待74个时钟，确保SD卡进入SD总线模式。SD卡初始化代码编写如下：

2.1.2 SD卡读写实现

初始化完戚之后，就可对SD卡进行读写操作，通过设置SDI数据控制寄存器SDIDCON来确定SD卡的读写长度，读操作时数据长度作没有明确限制，写操作时，每次写的长度必须为BLOCK的倍数。SD卡的读写可以一次性读写单块数据，也可以一次性读写多块数据，多块数据的读写结束时，要发送CMD12结束指令。主要实现函数：Write_Card_Block()-写入单块数据;Write_Card_Data()-写入多块数据;Read_Card_Block()-读多块数据;Read_Card-Data()-读多块数据。

2.2 文件系统设计

2.2.1 FAT32文件系统概述

Windows95 OSR2和Windows 98开始支持FAT32文件系统，它是对早期DOS的FAT文件系统的增强，由于文件系统的核心一文件分配表FAT扩充为32位，所以称为FAT32文件系统。FAT32包含DBR、保留扇区、FAT1、FAT2(第一个FAT的备份)、根目录、数据区5部分。DBR(Dos Boot Rec ord)是操作系统引导记录区;保留扇区是为了对DBR作备份或留待以后升级时用;文件分配表区共保存了两个相同的FAT表，文件所占用的存储空间(簇链)及空闲空间的管理都是通过FAT实现的;FAT32根目录区(ROOT区)不再是固定区域、固定大小，可看作是数据区的一部分;数据区用来存放真正要记录的文件数据，本系统定义的一簇为4K个字节。

2.2.2 文件系统初始化

文件系统初始主要是读取SD卡的DBR扇区(0扇区)，并分析该扇区内容，从而获取每扇区字节数，每簇扇区数，FAT开始扇区号，根目录开始扇区号等关键信息，为文件的创建，读写等操作做准备，文件系统初始化函数代码如下：

2.2.3 文件创建

SD卡上创建文件或目录的过程就是在文件目录表FDT中申请登记项的过程，为此程序设计时定义了如下结构体：

在文件目录项FDT中申请登记项动作就是通过对上述结构体的操做来完成的，操作流程，也是文件创建流程如图3所示，当把SD卡插入卡插槽时，系统首先初始化SD卡，即读取SD卡的DBR扇区(0扇区)获取相关信息，接下来打开所要创建文件的路径，如果路径不存在，创建该路径，如果存在，搜寻FAT表，找空闲簇。再接下来把要创建的文件的相关信息(文件名，文件大小，创建时间，属性等)填入上述结构体，把该结构体写入文件目录项FDT，相应的扇区写入数据，最后更新FAT链表。文件创建实现函数为FAT32_Creat_File()。