SD卡和FAT文件系统示例

1. 初始化SD卡。

我现在用的多是SPI模式，所以在这里只讨论SPI模式。在SPI模式中，所有的指令都要求先将CS脚置0。所以这点，我在后面就不再强调了。

CMD0，使SD卡从SD模式转到SPI模式。判断返回值R0，如果不是CARD IS NOT READY，说明硬件上有问题。
CMD8，参数是0x000001AA，判断SD卡符合哪个标准。如果返回ILLEGAL COMMAND，说明是ver1.x的卡，否则就是ver2.0的卡。
CMD1，如果是ver2.0的卡，参数是1<30，否则就是0，读取SD卡的状态，反复，直到CARD IS READY或者超时。这里有一个问题，Spec上建议使用ACMD1，说是通用性比CMD1好，而且CMD1并不是一开始就可以使用的。但是我在实际使用中，发现一些老卡对这个指令会返回PARAMETER ERROR。搞不懂是为什么，而且实际使用中CMD1也很好用，并没有出现SD卡不能初始化的问题，所以我现在都直接用CMD1。

到这里基本上SD卡就初始化完毕了。接下来就可以读取数据了。

2. 读取CID（CMD10），SD卡鉴别信息，这一步不是必须的。

鉴别信息中包括了生产商ID，应用ID，产品名称，产品版本，产品序列号，生产日期。

3. 读取CSD（CMD9），SD卡信息。

返回的CSD有两个版本。

if (CSD[0] & 0x40 == 0x40) // ver2.0的卡
容量 = 1024L*(CSD[8]<8+CSD[9])
这个数字就是这张SD卡里面总共有多少个扇区。

if (CSD[0] & 0x40 != 0x40) // ver1.x的卡
容量 = (((CSD[6]&0x03)<10) | (CSD[7]<2) | ((CSD[8]&0xC0)>>6) + 1) * (1 < ((((CSD[9]&0x03)<1) | ((CSD[10]&0x80)>>7)) + 2))

4. 读取Partition Table。
读取SD卡的扇区0到buf。
如果buf[0]不是0xEB或者0xE9，说明这是一个分区表。
buf[454]开始的四个byte是该分区前的扇区数。例如63表示在这个分区前有63个扇区，那么这个分区的第一个扇区就是扇区63。
buf[458]开始的四个byte是该分区的扇区数。例如7990000，不是这个分区有7990000个扇区。那么这个分区的块地址就是63～7990063。
一个设备可以最多有四个分区，其他三个分区的相关数据是在buf[470]/buf[474]，buf[486]/buf[490]，buf[502]/buf[506]。
注意，读取buf的时候检查最好两位，应该是55AA。

5. 读取BPB。
好，到这里我们已经知道第一个分区是在什么位置了。现在需要做的就是读取这个分区的0扇区。也就是SD卡的第36个扇区。
这个512个byte就是这个分区的详细资料了。

检查buf[0]，应该是0xEB或者0xE9。如果是的话，那就是BPB表了。接下来比较重要的几个数字是：
buf[13]的Sectors Per Cluster，就是每个簇的扇区数，也就是你在读取文件是需要一次读取的扇区数。例如8。
buf[14-15]的Reserved Sectors，保留扇区数，这个保留扇区是在分区第一个扇区到FAT表之间的扇区数。例如38。
buf[28-31]的Hidden Sectors，隐藏扇区数，这个隐藏扇区指的是在这个分区前面有多少个扇区，这个值在分区表里也有的。就是63。
buf[19-20]和buf[32-35]，前者是FAT16格式中的扇区数，后者是FAT32格式中的扇区数。这个值在分区表里也是有的。就是7990000。
buf[16]，FAT表数，一般是2。
buf[22-23]，buf[36-39]，FAT表占用的扇区数，前者是FAT16的，后者是FAT32的。例如7793。

好了，到这里我们就可以读取FAT文件系统中的数据了。

6. 读取FAT表。
在上面的例子中，FAT表的位置应该是分区的第一个扇区再偏移隐藏扇区数，就是63+38，等于101。所以从SD卡的101扇区开始，就是分区一的FAT表，一共有7793个扇区。

7. 读取根目录。
在FAT16中，根目录是单独的。应该是可以建立512个文件，每个文件占用32byte，所以总共是512*32/512=32个扇区。
根目录是跟在FAT表后面的，所以第一个扇区是在101+7793*2=15687。

对于FAT32系统，这段忽略。

8. 读取数据区。
FAT16中，数据区是在根目录后面的，所以第一个扇区是15687+32=15719。就是在SD卡上的第15719个扇区。

而FAT32中，由于没有根目录，所以数据区直接跟在FAT表后面的，所以就是第15687个扇区。这个扇区就是LBA=2的地方。所以之后如果上层的文件操作函数，要对LBA=1000写数据，那就是对1000+15687=16687扇区进行写操作。

到此，我们就得到了整个FAT系统的结构和数据，接下来就可以开始操作文件了。