基于STM32F103XX微處理器的Micr0 SD卡讀寫
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從Micro SD卡中寫入一個(gè)數(shù)據(jù)塊與讀取數(shù)據(jù)塊相似。主機(jī)發(fā)送CMD24(MSD_WRITE_BLOCK)命令啟動(dòng)寫操作過程，Micro SD卡將以R1命令響應(yīng)格式進(jìn)行應(yīng)答。如果命令響應(yīng)，則進(jìn)行寫操作，主機(jī)發(fā)送起始令牌，然后發(fā)送固定數(shù)量的數(shù)據(jù)字節(jié)(512 B)，返回一個(gè)數(shù)據(jù)響應(yīng)令牌，指示需要寫入的數(shù)據(jù)是否完成，最后是2個(gè)字節(jié)的CRC校驗(yàn)，寫入一個(gè)數(shù)據(jù)塊由函數(shù)u8 MSD_WriteBuffer(u8*pBuffer，u32 WriteAddr，u32 Num-ByteToWrite)來完成，向Micro SD卡寫數(shù)據(jù)函數(shù)中的參數(shù)與向Micro sD卡讀數(shù)據(jù)函數(shù)中的參數(shù)相同。讀／寫單塊數(shù)據(jù)流程如圖3所示。
2．3 Micro SD卡的文件存儲(chǔ)
由于需要Micro SD卡上的數(shù)據(jù)能夠在計(jì)算機(jī)上直接讀／寫，所以Micro SD卡文件系統(tǒng)必須與計(jì)算機(jī)的文件系統(tǒng)一致。目前常用的文件系統(tǒng)主要有微軟的FATl2，F(xiàn)ATl6，F(xiàn)AT32，NTFS，以及Linux系統(tǒng)下的 EXT2，EXT3等。由于微軟Windows的廣泛應(yīng)用，在當(dāng)前的消費(fèi)類電子產(chǎn)品中，用得最多的還是FAT文件系統(tǒng)，如U盤、MP3，MP4，數(shù)碼相機(jī)等，所以找到一款容易移植和使用、占用硬件資源相對(duì)較小而功能又強(qiáng)大的FAT開源文件系統(tǒng)，對(duì)于單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)者來說是很重要的。所以在Micro SD卡存儲(chǔ)機(jī)制上，移植了FAT FS文件系統(tǒng)。FAT FS是一種完全免費(fèi)開源的FAT文件系統(tǒng)模塊，是專門為小型嵌入式系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的。它完全用標(biāo)準(zhǔn)C語言編寫，所以具有良好的硬件平臺(tái)獨(dú)立性，可以移植到多種平臺(tái)而只需做簡(jiǎn)單的修改。需要使用者編寫移植代碼的是FAT FS提供的底層接口，包括存儲(chǔ)介質(zhì)讀／寫接口DiskIO和供給文件創(chuàng)建修改時(shí)間的實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC。
FAT FS Module一開始就是為了能在不同的單片機(jī)上使用而設(shè)計(jì)的，所以具有良好的層次結(jié)構(gòu)，如圖4所示。最頂層是應(yīng)用層，使用者無需理會(huì)FAT FSModule的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和復(fù)雜的FAT協(xié)議，只需要調(diào)用Module提供給用戶的一系列應(yīng)用接口函數(shù)，如f-open，f-read，f- write，f-Close等就可以像在PC上讀／寫文件那樣簡(jiǎn)單。
2．3．1 文件(或目錄)創(chuàng)建
在Micro SD卡上創(chuàng)建文件(或目錄)的過程就是在文件目錄表中申請(qǐng)登記項(xiàng)的過程。首先程序要檢測(cè)文件目錄表(FDT)中是否已經(jīng)存在該文件，然后申請(qǐng)空閑的FDT 表項(xiàng)。如果存在同名的文件，則返回，創(chuàng)建文件(或目錄)失敗。申請(qǐng)F(tuán)DT表項(xiàng)成功后，程序會(huì)檢測(cè)磁盤剩余的空間是否滿足新創(chuàng)文件數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的需要，而后尋找第一個(gè)空閑的簇號(hào)，并修改對(duì)應(yīng)的FDT表項(xiàng)。根據(jù)文件的大小，不斷循環(huán)查找下一個(gè)空閑的簇，同時(shí)修改當(dāng)前FAT項(xiàng)目為下一個(gè)簇號(hào)，直到最后一個(gè)FAT項(xiàng)寫入0xFFFFH，以表示文件結(jié)束。新建目錄時(shí)，只需要提供函數(shù)CreateDir()函數(shù)新建目錄的目錄名，其過程和創(chuàng)建文件一樣，只是不需要提供數(shù)據(jù)相關(guān)的信息。
2．3．2 文件的讀寫
Micro SD卡上的文件都是以簇(Cluster)為單位存取的。當(dāng)讀取Micro SD卡上的文件時(shí)，首先要根據(jù)文件名查找到文件加目錄登記項(xiàng)(F-DT)，根據(jù)文件中目錄登記項(xiàng)中起始簇號(hào)即可以找到文件在數(shù)據(jù)DATA區(qū)中的第一簇內(nèi)容，并且可以在FAT表中找到第二個(gè)簇號(hào)。根據(jù)第二個(gè)簇號(hào)又能讀取第二簇的數(shù)據(jù)和FAT中第三個(gè)簇號(hào)，這樣就可以讀取全部文件數(shù)據(jù)。寫文件時(shí)要保證 FAT1和FAT2內(nèi)容的一致性，即要對(duì)兩個(gè)FAT進(jìn)行同樣的寫操作。當(dāng)要在已有的文件中增添數(shù)據(jù)時(shí)，程序首先要分析原有文件最后一個(gè)扇區(qū)還有多少剩余空閑字節(jié)數(shù)，以便新添加數(shù)據(jù)與這最后一個(gè)扇區(qū)匯合，超過扇區(qū)的數(shù)據(jù)在申請(qǐng)新的空閑FAT表項(xiàng)時(shí)，其過程與新建文件類似。在文件的最后一簇填寫0xFFFFH 表示文件結(jié)束。
2．3．3 文件(或目錄)的刪除
刪除文件的操作需要提供函數(shù)DeleteFile()刪除文件的文件名和擴(kuò)展名。刪除文件時(shí)，不涉及數(shù)據(jù)區(qū)的操作，只須在文件的目錄登記項(xiàng)(FDT)上做一個(gè)刪除標(biāo)記，并把文件在FAT表中所占用的簇標(biāo)記為“空簇”。
程序先在FDT中查找是否有同名文件，如果存在同名文件，則將在對(duì)應(yīng)的FDT表項(xiàng)中第一個(gè)字節(jié)內(nèi)容改為0xE5H，表示該FDT表項(xiàng)的內(nèi)容已經(jīng)被刪除，新建文件可以使用該表項(xiàng)。最后還需要將FAT表中所有文件相關(guān)簇項(xiàng)目的內(nèi)容都改成Ox0000，釋放出所對(duì)應(yīng)的Micro SD卡磁盤空間。若未找到同名文件，則返回一個(gè)錯(cuò)誤值。刪除目錄的操作只需要提供函數(shù)DeleteDir()刪除目錄的目錄名。程序先在FDT中查找是否有同名目錄項(xiàng)，如果存在同名目錄項(xiàng)，則將對(duì)應(yīng)的FDT表項(xiàng)中第一個(gè)字節(jié)內(nèi)容改為0xE5H。然后讀出對(duì)應(yīng)目錄的起始簇號(hào)，在該簇號(hào)中去刪除該目錄下的所有文件。
3 結(jié)語
該方案已經(jīng)成功應(yīng)用于遠(yuǎn)程智能心臟檢測(cè)儀器中，為心臟檢測(cè)儀器的數(shù)據(jù)采集提供了一種非易失性存儲(chǔ)器的解決方案，遠(yuǎn)程智能心臟檢測(cè)儀器采集得到的數(shù)據(jù)信息以FAT32標(biāo)準(zhǔn)文件的格式保存于Micro sD卡中，數(shù)據(jù)文件可在Windows下讀取，在保證高性價(jià)比的同時(shí)，又方便了數(shù)據(jù)的進(jìn)一步分析和處理。
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評(píng)論