单片机实现对CF卡的读写

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。
javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>
4 软件实现

按照FAT16方式存储文件，是一个通用的解决方案。因为这样可以得到现有的DOS和Windows系统的支持，但是代价是浪费一部分空间，也就是说存储效率下降了。为了改善这一情况，采用了改进的存储方法。就是先创建一个空文件，并根据需要为其分配一个大的存储空间，写入动作只是从尾部追加数据。这样就避免了很多小文件的产生，既可以充分利用存储空间，又可以使地址连续。

CF卡的读写是通过卡内的缓冲区进行的，不支持直接读写存储区域。缓冲区为一个FIFO结构，读写顺序进行，不支持随机存取，系统只能一次性地按顺序读完或写完所有一个或多个扇区。

设计时使用LBA方式访问CF卡比较方便，读写时只需要先在相应的寄存器写入LBA地址即可。要设定LBA方式，需访问驱动器/磁头寄存器。内存模式下部分寄存器译码如表3所列。

表3 内存模式下部分寄存器译码

REG	A10	A9～A4	A3～A0	offset	OE=0	WE=0
1	0	X	0000	0	偶字节读	侧字节写
1	0	X	0001	1	错误寄存器	特性寄存器
1	0	X	0010	2	扇区数	扇区数
1	0	X	0011	3	扇区号（LBA7～0）	扇区号（LBA7～0）
1	0	X	0100	4	低柱面号（LBA15～8）	低柱面号（LBA15～8）
1	0	X	0101	5	高柱面号（LBA23～16	高柱面号（LBA23～16）
1	0	X	0110	6	驱动器/磁头（LBA27～24）	驱动器/磁头（LBA27～24）
1	0	X	0111	7	状态寄存器	命令寄存器

驱动器/磁头寄存器结构如下：

1

LBA

1

DRV

HS3

HS2

HS1

HS0

LBA—1为LBA方式，0为C/H/S（柱面/磁头/扇区）方式；DRV—选择驱动器0或驱动器1；HS3～HS0—LBA27～24，或为C/H/S方式的磁头号。

文件创建过程也就是针对FAT和FDT的读写过程。首先在FDT中申请表项，创建文件名称、属性、起始簇号、文件大小等，然后修改FAT，分配数据空间，备份FAT。文件存储就是要先从FDT和FAT中获得文件的起始簇号和簇号链，即LBA地址。然后，将此地址送给寄存器3、4、5、6（表3中的offset3、4、5、6），向扇区数寄存器填写读写数据所占的扇区个数，再向CF卡的命令寄存器写入操作的命令字，写操作30H，读操作20H。当写入命令或写入数据后要查询状态寄存器的状态，以判定CF卡是否准备就绪或写入成功。状态寄存器结构如下：

BUSY

RDY

DWF

DSC

DRQ

CORR

0

ERR

各位的值为1时含义如下：

BUSY—CF卡记，此时不能接受其它命令；

RDY—卡可以接受命令；

DWF—写错误；

DSC—卡准备就绪；

DRQ—CF卡请求数据传送；

CORR—数据错误但被修正，不会终止多扇区读操作；

ERR—在上一命令以某种错误结束，可以在错误寄存器中查看错误类型。

下面以向CF卡写一个扇区数据为例，给出图4所示流程和C程序代码。

bit flag_1,flag_2;

void cfwr()

{

unsigned char status;

cfwr_comm(0xe0,0x00,0x00,0x6c);

//写参数命令，指向逻辑6c扇区

do{status=PBYTE[0x07]; //读状态寄存器

if((status & 0x01)==0x01)

flag_1=1; //若ERR=1，置出错标志，做相应处理

while(status!=0x58);

cfwr_dat(); //写入数据

do{status=PBYTE[0x07]; //读状态寄存器

if((status & 0x20)==0x20)

flag_2=1; //若DWF=1时，置出错标志，做相应处理

while(status!=0x50);

}

void cfwr_comm(unsigned char lba27,lba23,la15,lba7) //写参数命令函数

{PBYTE[0x02] 扇区数为1

PBYTE[0x03]=lba7;javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>

PBYTE[0x04]=la15;

PBYTE[0x05]=lba23;

PBYTE[0x06]=lba27; //设定LBA方式

PBYTE[0x07]=0x30; //送写入命令30H

}

void cfwr_dat() //写数据函数

{unsigned int i,temp;

unsigned char xdata dat[512]; //dat[]存放一个扇区的数据

for (i=0;i<512;i++) //连续写512字节

{P1=P1 & 0xf8; //选中外部RAM

temp=dat;

P1++; //根据实际电路选择中CF卡

PBYTE[0x00]=temp;}

}

5 结论

笔者在湿度检测仪中，根据本文所介绍的方法，用CF卡向计算机转存数据，可以非常方便地对数据进行维护。

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