SD+FAT16文件系统学习笔记

一、物理扇区0（MBR）

 

 物理扇区0常称为引导扇区(MBR).读取出SD卡的物理扇区0,在物理扇区0的0x1C6~0x1C9这4个字节中,可以得到逻辑扇区0（主引导区）的物理扇区地址.可能是因为我不会用WinHex,无法打开物理扇区,只能选择打开逻辑扇区.所以只有从开发板上读出物理扇区0的信息,然后用UART输出.我的SD卡物理扇区0的部分内容如下:

     0  1  2  3  4  5  6  7       8  9  A  B  C  D  E  F

1B0  0  0  0  0  0  0  0  0          0  0  0  0  0  0  0  2      

1C0  c  0  6  3f ff b7 89 0          0  0  77 91 3a 0  0  0      

1D0  0  0  0  0  0  0  0  0          0  0  0  0  0  0  0  0      

1E0  0  0  0  0  0  0  0  0          0  0  0  0  0  0  0  0      

1F0  0  0  0  0  0  0  0  0          0  0  0  0  0  0  55 aa 

 

前446 字节为一些引导信息，地址为 0x00~0x1BD。从0x1BE开始,每16字节就为一个分区的信息,我的SD卡只有一个分区,所以只有0X1BE~0X1CD有内容.最后两个字节0X55、0XAA为签名.从0X1C6~0X1C9可以知道逻辑扇区0的位置。我这里为89 00  00  00，即0X89，所以第137个物理扇区为逻辑扇区0.这16字节的分区信息的其它内容参考下表（表截图于jimsboy(海洋之星) 的“SD卡中 FAT16 文件分析”一文中）。

 

二、主引导区逻辑扇区0(BPB--BIOS参数数据块)

 

     知道了逻辑扇区0的物理扇区位置，接下来的文件系统操作都是基于这个逻辑扇区0，但SD卡的读、写扇区的操作都是从物理扇区地址计算的，比如我想读出逻辑扇区0的数据，我这里就是ReadSingelBlock(137,buffer).我的SD逻辑分区0的内容如下：

 

 

从这里，我们可以得到每扇区的字节数，每簇的扇区数，FAT表所占的扇区数，总扇区数（逻辑扇区），隐藏扇区数（逻辑扇区0前面的物理扇区数），详细内容参考下表（表截图于 jimsboy(海洋之星) 的“SD卡中 FAT16 文件分析”一文中）。

  

 

 对于上表，通过我的SD卡的逻辑扇区0中的数据可得出：每扇区的字节数为512，每簇的扇区数是0X40（64），既32KB，FAT表的SIZE为0XEB（235）个扇区，总逻辑扇区数为0X003A9177（3838327），隐藏扇区数为0X89（137）.

 

三、FAT表

 

 

 

逻辑扇区0之后，跟着的就是两张一模一样的FAT表，从上可知FAT表的SIZE为235，所以第一张FAT表的扇区地址是1~235,第二张FAT表的扇区地址是236~470,只要加上隐藏的扇区数，就可以计算出物理扇区的地址，因为FAT文件系统的操作是基于物理扇区地址的。FAT表用两个字节表示一个簇，第0簇用第0、1字节表示，第1簇用第2、3字节表示，以此类推。这两个字节里的数值指出下一簇的序号，用查FAT表的方法，就可以知道存放着一个文件的所有簇，当然，一个文件的簇可能并不是连续的。结束簇的值是0XFFFF其它特殊值的含义如下表（表截图于jimsboy(海洋之星) 的“SD卡中 FAT16 文件分析”一文中）。

 

结合上表，可以看出，第0、1簇已经为文件系统所用了，所以我们储存文件就是从第2簇开始的。综合上面分析过的，第2个簇的物理扇区地址＝隐藏的扇区数+FAT保留的扇区数+FAT表的扇区数*2+根目录扇区数（FAT16的根目录扇区数固定为32）， 我的SD卡为137+1+235*2+32＝640。

 

 

四、根目录

     根目录里记录着在SD卡的根目录上的文件，包括文件夹，用32个字节来保存根目录下一个文件的信息。FAT16的根目录扇区数为32，因为一个文件信息占32字节，所以FAT16的根目录下的文件最大数为512个。这32个字节的内容如下表（表截图于 jimsboy(海洋之星) 的“SD卡中 FAT16 文件分析”一文中）。

 

 

 

 

一般文件对照上表就可以查出相关信息，特殊的是文件夹。如果根目录下的文件信息显示这个文件是文件夹的话，进入相关簇，可以看到，这个文件夹的簇的格式和根目录也是一样的，也是用32个字节记录文件信息，如果这里面还是有文件夹，则以此类推下去。无论这个文件夹里面是否有文件，里面总会有两个32字节的文件信息。如下图是我的SD卡的SD卡的根目录下的一个文件夹，这个文件夹在第2簇，这个文件夹里面是空的，名为123。

     可以看到第一个文件名为0X2E，0X2E在ASCII中表示”.”，表示这是一个目录，0X20表示空格。这个文件就表示是当前目录，在DOS中，也是用”.”表示当前目录的。可以再看一下这个文件的所在簇，就是第2 簇，所以这个就表示是当前文件夹。接下来，第三、四行数据显示文件名是0X2E 0X20 0X20……，0X2E 0X2E就是“..”，这就是表示上一级目录，可以看一下这个文件的簇地址，是00，00就表示是根目录。