MMC卡文件系統(tǒng)的實現(xiàn)

MMC卡定義

多媒體卡MMC(MultiMedia Card)是由美國SanDisk公司和德國Simens公司于1997年共同開發(fā)推出的一種多功能存卡。內置控制電路，可以使用在手機、數(shù)碼相機、MP3、PDA等多種數(shù)字設備上，可反復記錄30萬次。現(xiàn)在市場上的主流容量有128 MB～2 GB。 　　

文中首先介紹單片機對SPI協(xié)議下的MMC卡的底層讀寫操作，然后分析MMC卡文件系統(tǒng)的結構，最后詳細說明MMC卡文件的創(chuàng)建、讀寫、刪除等操作。該方法可應用到與Windows有交互的嵌入式系統(tǒng)中，便于文件的統(tǒng)一管理。
　　
1 單片機與MMC卡的接口

　1.1 單片機與MMC卡的接口電路

接口電路采用的是Philips公司的增強型LPC93x系列單片機。它除了比普通的8051有更快的指令執(zhí)行周期外，還提供多種在片的硬件接口功能，如UART、SPI、I2C等，因此用LPC93x的SPI接口實現(xiàn)單片機與MMC卡的互連。
　　
MMC卡有7個引腳，支持兩種串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，即MMC(Multimedia Card)模式和SPI(Serial PeripheralInterface) 模式。在SPI模式中，通過4條信號線完成數(shù)據(jù)的傳輸。這4條信號線分別是時鐘SPICLK、數(shù)據(jù)輸入MISO、數(shù)據(jù)輸出MOSI和片選SS#。
　　
LPC93x單片機與MMC卡的接口電路如圖1所示。

　　
1.2 MMC卡底層讀寫原理

MMC卡讀寫操作都是基于命令的，通過向MMC卡發(fā)送樞直的命令并讀取樞直的響應來實現(xiàn)對MMC卡的控制。在對MMC卡讀寫之前，首先要進行初始化操作。這是確保MMC卡能在SPI模式下進行正常數(shù)據(jù)讀寫的前提。需要注意的是，在發(fā)送使MMC卡空閑命令CMD0之前至少等待74個時鐘，確保MMC卡進入SPI模式。
　　
初始化完戚之后，如果使用默認的塊讀寫長度(512字節(jié))，就可進行MMC卡的讀寫。當然，也可用CMD16來設置。MMC卡的塊讀取長度，可以是1～512字節(jié)之間的任意值。但是對MMC的寫過程則要求塊長度必須為512字節(jié)。無論是MMC卡的讀還是寫，都要求在讀寫命令發(fā)送后有數(shù)據(jù)起始令牌FEH，數(shù)據(jù)傳輸結束之后有2個字節(jié)的循環(huán)冗余編碼CRC(Cyclic Redundancy Codes)。
　　
2 MMC卡文件系統(tǒng)的結構分析

要使寫入MMC卡的數(shù)據(jù)在Windows下訪問，需要在MMC卡上創(chuàng)建Windows支持的FATl6文件系統(tǒng)。MMC卡上的FATl6文件系統(tǒng)的結構包含分區(qū)引導記錄、文件分配表、文件目錄表以及數(shù)據(jù)區(qū)4個部分。
　　
分區(qū)引導記錄通常包含4塊內容；

　?、貰IOS參數(shù)記錄塊BPB(BIPS Parameter Block)；
　?、诖疟P標志記錄表；
　　③分區(qū)引導記錄代碼區(qū)；
④結束標志55AA。
　　
BPB表從扇區(qū)字節(jié)位移0bH開始，共占25字節(jié)。表1是從MMC卡的首扇區(qū)中讀出的BPB表的內容。

　　
在分區(qū)引導記錄之后是FAT(File Allocation Table，文件分配表)區(qū)。FATl6的文件系統(tǒng)中有兩份完全相同的文件分配表FATl和FAT2，每份FAT表占用空間的大小可從BPB表中查得。
　　
文件在磁盤上以簇為單位存儲，但是同一個文件的數(shù)據(jù)并不一定完整地存放在磁盤的一個連續(xù)的區(qū)域內，往往會分成若干簇，F(xiàn)AT表就是記錄文件存儲中簇與簇之問連接信息的，這就是文件的鏈式存儲。FATl6以2個字節(jié)(即16位)表示1個簇，起始2個字為F8FFH、FFFFH，后面的FFFFH表示終止，0000H表示未使用。
　　
緊接在FAT表之后的是文件目錄表FDT，固定占32個扇區(qū)，每個扇區(qū)可以容納16個登記項，每個登記項的長度是32字節(jié)。
　　
文件目錄表之后就是數(shù)據(jù)區(qū)DATA，用來存放文件數(shù)據(jù)，占用大部分的磁盤空間。