MicroSD卡是把有序和隨機(jī)的存取能力高度結(jié)合的閃存卡.通過(guò)專(zhuān)用的串行接口有效地進(jìn)行快速和可靠的數(shù)據(jù)傳輸.這個(gè)接口允許幾種卡通過(guò)連接外部裝置直接應(yīng)用. 這些MicroSD卡是完全兼容一些新的消費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)的。在MicroSD卡的系統(tǒng)描述中會(huì)有MicroSD卡系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的定義。

　　MicroSD卡系統(tǒng)是基于半導(dǎo)體技術(shù)革新上的大容量存儲(chǔ)系統(tǒng)。它已經(jīng)發(fā)展成為了一種應(yīng)用于多媒體消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品廉價(jià),結(jié)實(shí)的存儲(chǔ)介質(zhì).MicroSD卡適適用于那些廉價(jià)的播放器和驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì),不用移動(dòng)任何一個(gè)部分.耗電量低,寬電壓范圍支持移動(dòng),電池電源。可用于音頻播放器,萬(wàn)用筆記本,掌上電腦,電子書(shū),電子百科全書(shū),電子詞典.用于非常有效的數(shù)據(jù)壓縮方案。比如:MPEG格式, MicroSD卡將為多媒體數(shù)據(jù)的傳輸提供足夠的容量。

　　- 容量: 128MB/256MB/512MB；

　　- 兼容MicroSD卡2.0版本規(guī)格；

　　- 物理層的規(guī)范部分是2.0版本；

　　-卡內(nèi)錯(cuò)誤自動(dòng)糾正；

　　-電壓傳輸范圍: 2.7~3.6V；

　　-耗電量較低:

　　自動(dòng)開(kāi)關(guān)電源, 自動(dòng)的管理電源；

　　- 不要求額外的運(yùn)行電壓；

　　-充電時(shí)插入或移除卡都不會(huì)造成毀壞；

　　-數(shù)據(jù)張力: 100k 寫(xiě)入/擦除 周期；

　　-便于終端客戶(hù)處理；

　　- 可信賴(lài)的電子結(jié)構(gòu)；

　　- 支持文本信息和圖像；

　　- 面積: 11mm(W)x15mm(L)；

　　- 厚度 跨連接區(qū)7mm；

　　卡的厚度.95mm；

　　- MICROSD卡的插槽可以連接適配器用；

　　圖像1. MICROSD 卡的格式

　　從Micro SD卡中讀取一個(gè)數(shù)據(jù)塊只需要主機(jī)發(fā)送CMD17(MSD_READ_SINGLE_BLOCK)命令，并將起始地址作為參數(shù)(此地址必須和介質(zhì)上一個(gè)塊的起始位置對(duì)齊)，然后Micro SD卡會(huì)驗(yàn)證這個(gè)字節(jié)地址，并以一個(gè)R1命令作為響應(yīng)。在完成Micro SD卡讀取操作后，先發(fā)送一個(gè)起始數(shù)據(jù)命令，接著發(fā)送固定數(shù)量的數(shù)據(jù)，是2個(gè)字節(jié)CRC校驗(yàn)。讀取一個(gè)數(shù)據(jù)塊由函數(shù)u8 MSD_ReadBlock(u8*pBuffer，u32 ReadAddr，u16 NumByteToRead)來(lái)完成，pBuffer是一個(gè)指針，它指向接受Micro SD卡數(shù)據(jù)內(nèi)存緩沖區(qū)的地址，ReadAddr是要讀取數(shù)據(jù)在Micro SD卡中的地址，NumByteToRead是要讀取的字節(jié)數(shù)，一般為512 B。

　　從Micro SD卡中寫(xiě)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(xiě)操作過(guò)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(xiě)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(xiě)入的數(shù)據(jù)是否完成，是2個(gè)字節(jié)的CRC校驗(yàn)，寫(xiě)入一個(gè)數(shù)據(jù)塊由函數(shù)u8 MSD_WriteBuffer(u8*pBuffer，u32 WriteAddr，u32 Num-ByteToWrite)來(lái)完成，向Micro SD卡寫(xiě)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(xiě)單塊數(shù)據(jù)流程如圖所示。

　　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(xiě)，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(lèi)電子產(chǎn)品中，用得最多的還是FAT文件系統(tǒng)，如U盤(pán)、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(kāi)源文件系統(tǒng)，對(duì)于單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)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(kāi)源的FAT文件系統(tǒng)模塊，是專(zhuān)門(mén)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(yǔ)言編寫(xiě)，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(xiě)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(xiě)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(kāi)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)，如圖所示。最頂層是應(yīng)用層，使用者無(wú)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(hù)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(xiě)文件那樣簡(jiǎn)單。

　　1、文件(或目錄)創(chuàng)建

　　在Micro SD卡上創(chuàng)建文件(或目錄)的過(guò)程就是在文件目錄表中申請(qǐng)登記項(xiàng)的過(guò)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(pán)剩余的空間是否滿(mǎn)足新創(chuàng)文件數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的需要，而后尋找個(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)，直到一個(gè)FAT項(xiàng)寫(xiě)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(guò)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、 文件的讀寫(xiě)

　　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(xiě)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(xiě)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)與這一個(gè)扇區(qū)匯合，超過(guò)扇區(qū)的數(shù)據(jù)在申請(qǐng)新的空閑FAT表項(xiàng)時(shí)，其過(guò)程與新建文件類(lèi)似。在文件的一簇填寫(xiě)0xFFFFH 表示文件結(jié)束。

　　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)。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(pán)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。