MSP430和SD卡的FAT16文件系統(tǒng)設(shè)計方案

隨著Flash Memory等非易失存儲技術(shù)的發(fā)展，誕生了許多基于Flash存儲技術(shù)的非易失大容量閃爍存儲卡。其中SD卡以體積小、功耗低、口線少、操作方便等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于各種數(shù)碼產(chǎn)品中，如數(shù)碼相機(jī)、MP3等。SD卡同時也為低功耗、便攜式動態(tài)心電監(jiān)護(hù)儀器的采集、存儲系統(tǒng)提供了理想的存儲介質(zhì)。本研究設(shè)計了一個基于MSP430系列單片機(jī)和SD卡的FAT16文件系統(tǒng)，該文件系統(tǒng)能夠?qū)⒉杉臄?shù)據(jù)以Windows標(biāo)準(zhǔn)文件的形式存儲在SD卡上，然后通過讀卡器方便地將采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵ㄓ糜嬎銠C(jī)上，進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理和分析。
　　1硬件功能原理及接口設(shè)計
　　SD卡的外形和接口如圖1所示。根據(jù)SD卡與主控制器的通信協(xié)議不同，SD卡對外提供兩種訪問模式［1］：SD模式和SPI模式。所用通信模式不同，SD卡引腳的功能也不同，具體引腳功能如表1所示。在具體通信過程中，主機(jī)只能選擇其中一種通信模式，而且通信模式一旦選定，系統(tǒng)在通電情況下不能改變。SD模式下，主控制器使用SD總線訪問SD卡，而通常的單片機(jī)沒有硬件SD總線，盡管可以借助通用口線用軟件仿真，但訪問速度較低，還要占用大量CPU時間，而單片機(jī)多具有SPI總線，本文就利用SPI總線實(shí)現(xiàn)對SD卡的訪問。下面主要介紹SPI總線方式。
　　

　　在SPI總線模式下，CS為主控制器向卡發(fā)送的片選信號，SCLK為主控制器向卡發(fā)送的時鐘信號，DI（DataIn）為主控制器向卡發(fā)送的單向數(shù)據(jù)信號，DO（DataOut）為卡向主控制器發(fā)送的單向數(shù)據(jù)信號。SD卡的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示，SD卡內(nèi)部除了具有大量存儲單元外，還具有卡接口控制器、寄存器以及SD和SPI兩種模式的對外接口等。外部主控制器訪問卡的接口控制器與存儲器單元接口相連。這樣主控制器并不直接訪問存儲器，而是通過卡接口控制器根據(jù)主控制器的命令自動處理完成，而主控制器無須知道卡內(nèi)是如何操作、管理存儲單元的，這將大大減輕主控制器對存儲器操作的負(fù)擔(dān)。SD卡內(nèi)部有6個信息寄存器，用來設(shè)置和保存操作卡的關(guān)鍵信息，有2個狀態(tài)寄存器，用來記錄操作卡的當(dāng)前狀態(tài)。