单片机读取FLASHWord格式.docx

1、每簇扇区数13RsvdSecCnt保留扇区数目14NumFATs此卷中FAT表数16RootEntCntFAT32为017TotSec1619Media存储介质21FATSz1622SecPerTrk磁道扇区数24NumHeads磁头数26HiddSec4FAT区前隐扇区数28TotSec32该卷总扇区数32FATSz32FAT表扇区数36ExtFlagsFAT32特有40FSVer42RootClus根目录簇号44FSInfo文件系统信息48BkBootSec通常为650Reserved12扩展用52DrvNum64Reserved165BootSig66VolID67FilSysType7

2、1FilSysType182DBR的实现代码：struct FAT32_DBR unsigned char BS_jmpBoot3; /跳转指令 offset: 0 unsigned char BS_OEMName8; / offset: 3 unsigned char BPB_BytesPerSec2;/每扇区字节数 offset: unsigned char BPB_SecPerClus1; /每簇扇区数 offset: unsigned char BPB_RsvdSecCnt2; /保留扇区数目 offset: unsigned char BPB_NumFATs1; /此卷中FAT表数

3、offset: unsigned char BPB_RootEntCnt2; /FAT32为0 offset: unsigned char BPB_TotSec162; unsigned char BPB_Media1; /存储介质 offset: unsigned char BPB_FATSz162; unsigned char BPB_SecPerTrk2; /磁道扇区数 offset: unsigned char BPB_NumHeads2; /磁头数 offset: unsigned char BPB_HiddSec4; /FAT区前隐扇区数 offset: unsigned char

4、 BPB_TotSec324; /该卷总扇区数 offset: unsigned char BPB_FATSz324; /一个FAT表扇区数 offset: unsigned char BPB_ExtFlags2; /FAT32特有 offset: unsigned char BPB_FSVer2; unsigned char BPB_RootClus4; /根目录簇号 offset: unsigned char FSInfo2; /保留扇区FSINFO扇区数offset: unsigned char BPB_BkBootSec2; /通常为6 offset: unsigned char BP

5、B_Reserved12; /扩展用 offset: unsigned char BS_DrvNum1; / offset: unsigned char BS_Reserved11; unsigned char BS_BootSig1; unsigned char BS_VolID4; unsigned char BS_FilSysType11; / offset: unsigned char BS_FilSysType18; /FAT32 offset:;在程序中我们采用以上的结构体指针对扇区数据指针进行转化，就可以直接读取数据中的某一字段，如要读取BPB_BytesPerSec，可以这样来

6、作： （struct FAT32_DBR *）pSector）- BPB_BytesPerSec 用如上语句就可以得到这一字段的首地址。心细的读者可能会发现读回来的字节拼在一起，与实际的数据并不吻合。例如BPB_BytesPerSec读出来的内容是“00 02”，在程序中我们把00作为int型变量的高字节，把02作为其低字节，那么这个变量的值为2，而实际的SD卡里的扇区大小为512个字节，这512与2之间相去甚远。是什么造成这种现象的呢？这就是大端模式与小端模式在作怪。上面我们合成int型变量的方法（00为高字节，02为低字节）为小端模式。而如果我们改用大端模式来进行合成的话，结果就会不同：将

7、02作高字节，而把00作低字节，变量值就成了0x0200（十进制的512），这样就和实际数据吻合了。可见FAT32中字节的排布是采用小端模式的。在我们程序中需要将它转为大端模式的表达方式。在笔者的程序有这样一个函数lb2bb，专门将小端模式转为大端模式，程序如下：unsigned long lb2bb（unsigned char *dat,unsigned char len） /小端转为大端 unsigned long temp=0; unsigned long fact=1; unsigned char i=0; for（i=0;iBPB_Sector_No =FAT32_FindBPB（）

8、; /FAT32_FindBPB（）可以返回BPB所在的扇区号Total_Size =FAT32_Get_Total_Size（）; /FAT32_Get_Total_Size（）可以返回磁盘的总容量，单位是兆FATsectors =lb2bb（bpb-BPB_FATSz32） ,4）; /装入FAT表占用的扇区数到FATsectors中FirstDirClust =lb2bb（bpb-BPB_RootClus） ,4）; /装入根目录簇号到FirstDirClust中BytesPerSector =lb2bb（bpb-BPB_BytesPerSec）,2）; /装入每扇区字节数到BytesP

9、erSector中SectorsPerClust =lb2bb（bpb-BPB_SecPerClus） ,1）; /装入每簇扇区数到SectorsPerClust 中arg-FirstFATSector=lb2bb（bpb-BPB_RsvdSecCnt） ,2）+arg-BPB_Sector_No;/装入第一个FAT表扇区号到FirstFATSector 中RootDirCount =lb2bb（bpb-BPB_RootEntCnt） ,2）; /装入根目录项数到RootDirCount中RootDirSectors =（arg-RootDirCount）*329; /装入根目录占用的扇区数到

10、RootDirSectors中FirstDirSector=（arg-FirstFATSector）+（bpb-BPB_NumFATs0）*（arg-FATsectors）; /装入第一个目录扇区到FirstDirSector中FirstDataSector =（arg-FirstDirSector）+（arg-RootDirSectors）;/装入第一个数据扇区到FirstDataSector中 3）FAT（文件分配表） FAT表是FAT32文件系统中用于磁盘数据（文件）索引和定位引进的一种链式结构。可以说FAT表是FAT32文件系统最有特色的一部分，它的链式存储机制也是FAT32的精华所在

11、，也正因为有了它才使得数据的存储可以不连续，使磁盘的功能发挥得更为出色。 FAT表到底在什么地方？它到底是什么样子的呢？ 从第一步从BPB中提取参数中的FirstFATSector就可以知道FAT表所在的扇区号。其实每一个FAT表都有另一个与它一模一样的FAT存在，并且这两个FAT表是同步的，也就是说对一个FAT表的操作，同样地，也应该在另一个FAT表进行相同的操作，时刻保证它们内容的一致。这样是为了安全起见，当一个FAT因为一些原因而遭到破坏的时候，可以从另一个FAT表进行恢复。 FAT表的内容如下图所示： 上图就是一个实际的FAT表。前8个字节“F8 FF FF 0F FF FF FF F

12、F”为FAT32的FAT表头标记，用以表示此处是FAT表的开始。后面的数据每四个字节为一个簇项（从第2簇开始），用以标记此簇的下一个簇号。 拿我们创建的那个叫TEST.TXT（大小为20个字节）的文件来说，如果这个文件的开始簇为第2簇的话，那么就到FAT表里来查找，看文件是否有下一个簇（如果文件大小大于一个簇的容量，必须会有数据存储到下一个簇，但下一个簇与上一个簇不一定是连续的），可以看到“簇2”的内容为“FF FF FF 0F”，这样的标记就说明这个文件到第2簇就已经结束了，没有后继的簇，即此文件的大小是小于一个簇的容量的。 上面讲了很多，都是围绕簇这样一个词来讲的，簇又是什么？为什么要将它

13、引入到FAT32里来呢？ 磁盘上最小可寻址存储单元称为扇区，通常每个扇区为512个字节。由于多数文件比扇区大得多，因此如果对一个文件分配最小的存储空间，将使存储器能存储更多数据，这个最小存储空间即称为簇。根据存储设备（磁盘、闪卡和硬盘）的容量，簇的大小可以不同以使存储空间得到最有效的应用。在早期的360KB磁盘上，簇大小为2个扇区（1,024字节）；第一批的10MB硬盘的簇大小增加到8个扇区（4,096字节）；现在的小型闪存设备上的典型簇大小是8KB或16KB。2GB以上的硬盘驱动器有32KB的簇。如果对于容量大的存储定义了比较小的簇的话，就会使FAT表的体积很大，从而造成数据的冗余和效率的下

14、降。 需要指出的是，簇作为FAT32进行数据存储的最小单位，内部扇区是不能进一步细分的，即使一个文件的数据写到一个簇中后，簇中还有容量的剩余（里部扇区没有写满），哪怕这个簇只写了一个字节，其它文件的数据也是不能接在后面继续数据的，而只能另外找没有被占用的簇。 我们按照初始化参数表中的SectorsPerClust可以知道一个簇中的扇区数，笔者的SD卡实测簇大小为4个扇区，按照上面的说法，TEST.TXT这样一个只有20个字节的文件，也会占用一个簇的容量，让我们在Windows里看看它的实际占用空间的情况。 从上图可以看到文件大小为20个字节，但占用空间却是2048个字节（一个簇的容量，4个扇区

15、）。 TEST.TXT容量只有20个字节，所以只占用了一个簇，可能FAT表中还看不出链式结构，现在我们再创建一个文件，使它占用26个簇，如下： 可以看到图中红色标记的就是文件所占用的26个簇。从第4簇开始，簇项4的内容为“05 00 00 00”（小端模式），说明下一个簇为第5簇，而簇项5的内容为“06 00 00 00”,说明下一个簇为第6簇依此类推，直到内容为“FF FF FF 0F”，说明无后继簇，文件数据到此结束。FAT表中的链式存储结构已经非常明显。把我们从FAT表中分析的结果与Windows的统计结束进行对比，说明我们的解理是正确的，如下图： 从上面可以看到，当数据结束于某一簇时，

16、FAT32就用“FF FF FF 0F”来对其进行标记。其实还有其实的标记以表达其它的簇属性，如“00 00 00 00 ”表示未分配的簇，“FF FF FF F7”表示坏簇等。给出一个簇号，计算出它的后继簇号，是实现FAT32的重点，实现如下：unsigned long FAT32_GetNextCluster（unsigned long LastCluster） unsigned long temp; struct FAT32_FAT *pFAT; struct FAT32_FAT_Item *pFAT_Item; temp=（LastCluster/128）+Init_Arg.First

17、FATSector）;/计算给定簇号对应的簇项的扇区号 FAT32_ReadSector（temp,FAT32_Buffer）; pFAT=（struct FAT32_FAT *）FAT32_Buffer; pFAT_Item=&（pFAT-Items）LastCluster%128）;/在算出的扇区中提取簇项 return lb2bb（pFAT_Item,4）;/返回下一簇号 那么FAT表有多大呢？FAT表中每四个字节表示一个簇，所以FAT表的大小由实际的簇数来决定。从这里也可以看出，如果簇过大，则FAT表比较小，但会造成空间的浪费，而如果簇过小，可以减小空间的浪费，但会使FAT表变得臃肿。

18、FAT表的大小也可以从BPB参数FATsectors读出。从上面的BPB图可以得知笔者的SD卡的FAT表大小为958个扇区（“BE030000”的大端表示）。如果这958个扇区每四个字节都表示一个簇项，则它可以表示（958*512/4）-2= 122622个簇（减去2是因为有8个字节的FAT表头标识。看看我们计算的是否正确呢，下面是Winhex计算出来的簇数：与Winhex计算的结果是吻合的，我们对FAT表与簇的理解是正确的。看完上面对FAT表的讲解中，你可能会问：一个文件数据的首簇号怎样来确定呢？只有知道了一个文件数据的首簇号才能继续查找下一簇数据的位置，直到数据结束。下面将要讲到的“根目录

19、区”就可以由一个文件的文件名来查到它的首簇。4）根目录区在FAT32中其实已经把文件的概念进行扩展，目录同样也是文件，从根目录的地位与其它目录是相同的，因此根目录也被看作是文件。既然是文件就会有文件名，根目录的名称就是磁盘的卷标。如笔者的SD卡在格式会时设置卷标为znmcu，则根目录的名称就为ZNMCU，如下图：每一个文件都对应一个描述它属性的结构，定义如下：FAT32文件目录项32个字节的定义字节偏移量字数量定义07文件名810扩展名属性字节0x00 （读写）0x01 （只读）0x02 （隐藏）0x04 （系统）0x08 （卷标）0x10 （子目录）0x20 （归档）系统保留创建时间的10毫

20、秒位1415文件创建时间1617文件创建日期1819文件最后访问日期2021文件起始簇号的高16 位2223文件的最近修改时间2425文件的最近修改日期2627文件起始簇号的低16 位2831表示文件的长度 根目录区所在扇区可从BPB参数FirstDirSector获取，从BPB图得FirstDirSector=FirstFATSector+BPB_NumFATs*FATsectors=2053。根目录区的初始大小为一个簇，实际的内容如下：图中的记录1描述根目录，前八个字节为文件名“ZNMCU ”（长度小于8的部分用空格符补齐），下面的三个字节为扩展名“ ”（ 长度小于3的部分用空格符补齐），

21、08表示此文件为卷标，开始簇高字节为0000，低字节为0000，开始簇为0，文件长度为0。记录2描述TEST.TXT文件，文件名为“TEST ”，扩展名为“TXT”，20表示此文件为归档，开始簇为3（“00000003”），长度为20。记录3描述BIGTEST.TXT文件，文件名为“BIGTES1”，扩展名为“TXT”，开始簇为4，长度为5200字节（0000CB20）。可以看到FAT32中的文件名都以大写字母表示，长度不足的部分用空格符补齐，所以我们要读取的文件TEST.TXT就变成了“TEST .TXT”，这将有助于文件名的匹配，我们不用去处理不等长文件名所带来的麻烦。另外，还会发现长度过

22、长的部分会被1所替换，如果替换后有文件与之重名，则后面的数字将增加为2。文件目录项结构的实现如下：struct direntry unsigned char deName8; / 文件名 unsigned char deExtension3; / 扩展名 unsigned char deAttributes; / 文件属性 unsigned char deLowerCase; / 系统保留 unsigned char deCHundredth; / 创建时间的10 毫秒位 unsigned char deCTime2; / 文件创建时间 unsigned char deCDate2; / 文件

23、创建日期 unsigned char deADate2; / 文件最后访问日期 unsigned char deHighClust2; / 文件起始簇号的高16 位 unsigned char deMTime2; / 文件的最近修改时间 unsigned char deMDate2; / 文件的最近修改日期 unsigned char deLowCluster2;/文件起始簇号的低16 位 unsigned char deFileSize4; / 表示文件的长度我们最终要实现的是对TEST.TXT文件的读取，须要作到给定文件名后，可以得到相应文件的首簇。主要的思想就是对根目录区中（本实例只针对根目录中的文件进行