嵌入式系统中MMC/SD卡文件系统实现

"本文主要介绍了SD卡（通常与MMC卡兼容）的FAT文件系统实现方法，包括单片机如何与MMC卡进行SPI协议下的读写操作，以及文件的创建、读取、删除等基本操作。文章适用于嵌入式系统，特别是与Windows系统交互的场景，有助于实现文件的统一管理。" 在嵌入式系统中，存储设备如SD卡（Secure Digital Card）和MMC（MultiMedia Card）扮演着重要的角色，它们广泛应用于各种数字设备如手机、相机和音乐播放器等。MMC卡是由SanDisk和Siemens联合开发的多功能存储解决方案，具有较高的耐用性，支持反复记录，并有多种容量选择。 实现SD卡或MMC卡的文件系统，首先需要了解其硬件接口。通常，单片机会通过SPI（Serial Peripheral Interface）协议与卡片通信。SPI是一种简单且高效的串行通信协议，只需要四条信号线：时钟（SPICLK）、数据输入（MISO）、数据输出（MOSI）和片选（SS#）。在LPC93x系列单片机中，可以通过SPI接口实现与MMC卡的连接。 在进行实际的数据读写操作前，需要进行MMC卡的初始化。这包括发送特定的命令（如CMD0），确保卡片进入SPI模式，并设置块读写长度。默认情况下，块长度为512字节，但也可以通过CMD16命令进行调整。写入操作时，块长度必须为512字节。读写过程中，需要在数据传输前后添加特定的令牌和CRC校验，以确保数据的完整性和正确性。 文件系统的结构是实现文件操作的关键。FAT（File Allocation Table）文件系统是SD卡和MMC卡常用的文件管理系统，它包含FAT表、根目录区和数据区。FAT表用于跟踪文件在存储介质上的位置，根目录区存储文件和目录的元数据，数据区则保存实际的文件内容。在FAT文件系统中，创建文件涉及分配簇（簇是文件系统分配存储空间的基本单位）并更新FAT表；读文件则根据FAT表找到文件数据所在的簇链；删除文件则是将FAT表中的相应条目标记为自由空间。 为了在嵌入式系统中使用SD卡或MMC卡，需要编写驱动程序来处理这些低级别的操作。这些驱动程序应该能够模拟标准的文件系统接口，以便与上层应用程序如操作系统无缝交互。在Windows系统中，可以利用已经提供的API函数与FAT文件系统进行通信，简化了开发工作。 理解SD卡和MMC卡的FAT文件系统实现，不仅需要掌握SPI通信协议，还要熟悉文件系统的内部结构和操作流程。这对于开发能够有效管理和访问这些存储设备的嵌入式系统至关重要。通过这样的实现，可以确保在不同设备间进行文件的统一管理和高效传输。