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单片机实现对CF卡的读写


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2 CF卡与51单片机的接口

CF卡在PC Memory方式与51芯片的接口电路如图2所示。由于采用CF卡上电后自动进入的Memory模式,而且不存在对特性寄存器的读写,故可将REG接高电平。片选信号CE1和CE2组合可选择数据位宽度,如表2所列。图2中CE2接VCC,选用的是8位(D7~D0)数据宽度。

表2 数据宽度选择

  8位(D7~D0) 8位(D15~D8) 16位 高  阻  CE1 0 1 0 1 CE2 1 0 0 1

为了实现即插即用的功能,CE卡上提供了两个用来检测卡是否存在的引脚(CD1、CD2),由卡内部接地。当主机检测到与其相连的CD1和CD2两个引脚同时为低电平时,可判断出卡与主机相连;否则,卡未与主机相连。

由于I/O口紧张,RDY/BSY引脚悬空不用,通过查询状态寄存器能判断CF卡是否准备就绪。在实际应用中,由于一次至少要读写一个扇区512字节,所以要扩充一块RAM。我们选用的是62256,容量为32KB,这样便可以支持大到2GB的CF卡(参见下文),增加了其扩展性。

3 FAT文件系统

FAT文件系统是基于DOS的文件系统。常说的FAT有12位的FAT12和16位的FAT16,另外就是32位的FAT32。考虑到CF卡的容量有限,宜选用FAT16。这里只对FAT文件系统作一简单介绍,更详细的内容请见参考文献。

磁盘的寻址方式有两种:物理寻址C/H/S(柱面/磁头/扇区)方式和逻辑块LBA(Logical Block Addressing)寻址方式。二者之间的转换关系为:

LBA地址=(柱面号×磁头数+磁头号)×扇区数+扇区数-1

采用LBA寻址方式,没有磁头和磁道的转换操作,在访问连续的扇区时,操作速度比物理寻址方式要快,而且也简化了对磁盘的访问。

硬盘的结构布局分为MBR(主引导扇区)和最多4个逻辑分区(含DOS分区或非DOS分区),而在DOS逻辑分区中的磁盘组织如下:

引导扇区 FAT1 FAT2 根目标区 数据区

引导扇区DBR(DOS Boot Record):位于LBA 0扇区,包含跳转指令、厂商标识和DOS版本号、BPB(BIOS Parameter Block,BIOS参数块)、DOS引导程序、结束标志字AA55。其中BPB包含每扇区字节数、每簇扇区数、每个FAT扇区数、扇区总线、根目录项数等等参数。

FAT是给每个文件分配磁盘物理空间的表格。FAT16簇数的上限是2 16,即65536个,每簇扇区数的上限是64个,因此其分区空间的上限为2G。FAT1位于逻辑1扇区。FAT簇映射中,0000表示空簇,FFF0~FFF6备用,FFF8~FFFF表示簇链结束,FFF7表示坏簇,其余值表示其后续簇的簇号。图3所示的文件起始簇号为2,结束簇号为4,共占用2、3、4三个簇。

簇是存储文件的最小单位,可以包含多个扇区。当文件本身或文件的最后一簇哪怕只有1个字节,也要占去1簇。这样,当这种文件很多时,空间的浪费是很可观的。

文件目录表FDT(File Directory Table)是操作系统寻找文件的入口,其内容是每一个文件的目录。FDT中的每一个目录项由32个字节组成。前8个字节是文件名,不足时用空格填满。紧跟着的3个字节是文件扩展名,接下来是10个字节的系统保留字。然后是文件产生的时刻和日期占8个字节,再后的2个字节是文件首簇号,最后4个字节是文件大小。FDT的起始扇区可由FAT的大小计算出,而FAT的大小可在DBR中读出。

《单片机实现对CF卡的读写(第2页)》
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