基于MCF51QE128的SD卡文件系統設計

摘要：隨著嵌入式系統的發展，越來越多的嵌入式設備需要處理大量的數據，使用文件系統將成為這類嵌入式應用的一個必然趨勢。本文基于Freescale公司MCF51QEl28微控制器和SD卡，結合實驗數據深入探討了FATl6文件系統及其存儲原則，實現了文件的創建、打開和多扇區數據的讀寫。
關鍵詞：MCF51QEl28；SD卡；FATl6文件系統

引言
MCF51QEl28微控制器是Freescale公司生產的8位／32位兼容的低功耗微處理器。工作電壓的典型值是3．6V，與SD卡的工作電壓兼容，可直接與SD卡連接而無需電平轉換電路。SD卡因為其體積小、功耗低、容量大且成本低，目前被廣泛應用于各類嵌入式數據采集系統中。本文針對此類應用，通過實測512MB SD卡數據，以實例的形式深入解析了FATl6文件系統的存儲原則，并給出了實現方案。

1 FATl6文件系統
SD卡格式化為FAT文件系統時，一般只采用1個分區，以便于存儲空間的管理。FATl6主要由圖1所示的6個陰影部分組成。通常情況下，每扇區的大小為512字節。

1. 1 主引導記錄
MBR(Master Boot Record，主引導記錄)總是位于存儲卡的起始位置，即扇區O。圖2是主引導記錄的詳細信息。由于只有1個分區，所以由偏移量0x1BE可找到第1分區的入口，接著由偏移量0x08找到第1分區的相對起始扇區，即第1分區引導記錄所在的扇區。以512 MB SD卡為例，讀取圖2中地址OxlC6～OxlC9處的4個字節數據(由高位向低位讀取)，即Ox000000E9。可知，第1分區引導記錄位于SD卡的第0xE9個扇區。

1．2 分區引導記錄
分區BR(Boot Record，引導記錄)位于分區的第O扇區。它由跳轉代碼，OEM(Original Eqtlipment Manufacturer，原始設備制造商)，BPB(BIOs Parameter Block，BIOS參數塊)，擴展BPB，引導代碼和結束標志(Ox55 AA)組成。圖3重點列出了分區引導記錄中BPB的各項參數。讀圖3中Ox000000E9扇區，由偏移量0x0B處2字節數據Ox0200=512可知，SD卡每扇區的字節數為512。類似地，可得到其他相關參數。

1．3 FAT表和文件存儲原則
FATl6文件系統主要通過FAT表(FATl和FAT2)、根目錄和數據區實現對文件的存儲管理。FAT表記錄了數據文件的存儲鏈表，對數據的讀取極為重要，通常都會有一個或多個備份。這里，FAT2就是對FATl的備份，必須隨著FATl即時同步更新。根目錄一般以32字節為單位來存放文件記錄。