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SD卡读写开发文档

IT圈 admin 2024-06-15 77浏览 0评论

2024年6月15日发(作者：出博赡)

文档从互联网中收集，已重新修正排版，word格式支持编辑，如有帮助欢迎下载支持。

SD卡读写关键是对SD的初始化、块扇区的读写、以及SD卡文件结构的掌握，

初始化SD首先发送 0x40 0x 00 0x00 0x00 0x00 0x59 应答 0x01 进入空闲模式

在发送 0x41 0x 00 0x00 0x00 0x00 0x59 应答 0x00 激活SD卡

使用WinHex分析SD卡可以得到第一数据区即根目录区，在第520区，每扇区512字节，

等等，分析后得结果用于，读数据的验证。

本SD卡为1G的金士顿卡，扇区宽度为512字节，根据WinHex和读SD卡的结论得出解

读，可以得出表一：

读本SD卡的第0块物理扇区512字节，即常说的引导扇区。

MBR（主引导的区）的长度为446字节（0x00~0x1BD）,以后每16个字节代表一个分区，

共四个，该卡仅一个分区所以后面三个都是空的，这16个就是分区表：

地址

1BE

1BF

1C0

1C2

1C3

1C4

1C6

1CA

长度

内容

01 00

7F E0

00 00 00 20

003C 7B E0

详解

激活则为 00 ，否则80

分区起始的磁头号

起始扇区和柱面号，低6位时扇区号，？？？？？

分区类型，0B代表FAT32, 06代表FAT16

分区结束的磁头号

分区结束的扇区和柱面号

地址20由该地址读到内容就是逻辑地址的0扇区

分区的总扇区数。493979

由上述分析得出本SD卡的逻辑地址的0扇区应该在隐藏扇区中，块的扇区地址为

0x00000020，读扇区得到的内容：如下图所示：

具体分析如下图所示：

名称

BS_jmpBoot

OEMName

每扇区字节数

每簇的扇区数

保留扇区数

FAT表份数

根目录项数

总扇区数

TotSec16

介质种类

FATSz16

SecPerTrk

磁头数

HiddSec

TotSec32

DrvNum

保留

偏

移

长

度

内容

BUFF[0..2]

BUFF[3..A]

BUFF[B..C]

BUFF[D]

04 00

00 02

00 00

F2 00

3F 00

0x00000020

详细

一般为EB XX 90 或 E9 xx xx

仅一个名字。无所谓

即0x0200 =512 即每个扇区有512个字节

即每个簇有（64个）0x40扇区，也就是每个

簇有64*512=32k

从第一扇区开始被保留的扇区数为04

一般都是两个FAT表。两者宽度一样

一般FAT16为512即0x0200

当容量大于1M时，总扇区数就放在TotSec32

处，此处放置0

表示固定存储介质，F0表示移动存储介质

0X00F2表示一个分区占242个扇区共两分区

表示每磁道的扇区数。这里不是硬盘，无意义

无意义

FAT表前隐藏的扇区数32

0x003C7BE0 该卡的总扇区数，也即该卡的最大容量为

0x003C7BE0*512=1981936M

一般硬盘为80 软盘为00

共NT使用，此处必须为0

1word格式支持编辑，如有帮助欢迎下载支持。

文档从互联网中收集，已重新修正排版，word格式支持编辑，如有帮助欢迎下载支持。

BootSig

VolID

VolLab

FilesysType

可执行代码

1分区头

2分区

签名

55 AA

扩展引导标记，表示后面的域可用

内容随便，仅一ID

卷标11个字节,此处NO MAME

即文件类型，此处为FAT16

…….引导分区字节…..

无

结构同上

结束标志

448

1BE -

1BF -

1C0

1C2

1C3

1C4

1C6

1CA -

1CE -

1FE 2

分析得出主目录所在扇区地址：

主引导区数（1个） + 保留扇区数（0x04个） + 隐藏数（0x20个）+2个 FAT表宽度（0Xf2*2）

=521，即从第521个扇区（扇区地址为520）开始的32个扇区中存放根目录。

读本SD卡的根目录的第一个扇区得出如图数据：

本卡卷标名为UJNX，可见第一个32字节的文件为该根目录，但是他以文件夹的形式呈现，

并且大小Size为0，在大多数正常情况下我们可以认为无后缀名的，大小为零的文件为文件

夹（我知道这个并不科学，谁有好的建议？）。可以看出32个扇区的根目录最多可以存储

512个目录文件。文件就简单了，直接根据FAT表簇的地址读数据就是了。

读FAT表：

在FAT表中每两个字节的数据对应唯一的一个簇地址,每个簇有64个扇区，例如在第一个（地

址为0x24）FAT表的第一个扇区中的数据如下：

读文件

1、根据32字节的目录获取文件名、类型、大小、起始簇的地址

2、根据簇的地址高位和低位计算出簇的位置，并与对应的计算出该簇的起始扇区地址

簇的起始扇区地址=根目录起始扇区+目录扇区宽度+（簇地址-2）*每个簇的扇区宽度。

3、读下一个簇的地址，根据上个簇对应的FAT表中的两个字节，计算出下个簇所在的簇地

址，然后执行1步骤再读出64扇区个连续的数据，直到簇的地址为0xFFFF为止表示文件

结束。

读文件夹

1、根据目录获取文件名，并跟踪簇地址，到所在第一个扇区，读该扇区下图视

可见该扇区的内容是一张目录表，2E标示目录的级别，其簇地址应该代表上级目录地址，

根据每32字节为一文件标示，E5标示已删除的文件，同样读出文件的簇地址，计算所在

64个扇区地址，并读出数据，再读取对应的FAT表中的下个簇的地址，如此反复直到FAT

表中数据为0xFF。

读文件时，有时候SD卡不能初始化，但反复格式化FAT32,和FAT后会很好用,原因不明。

写文件：

1、首先根据新建的文件，获得其所在目录的索引ID，并的到其size1大小（字节），起始簇

Start_clus，起始扇区Start_sctor，

2word格式支持编辑，如有帮助欢迎下载支持。

文档从互联网中收集，已重新修正排版，word格式支持编辑，如有帮助欢迎下载支持。

2、处理FAT中簇的文件链表

根据新建文件的大小size2（字节），计算总文件大小File_Size= size1+ size2;

源文件占用的簇数：clus_cnt= size1/(512*64)+1

写入后的占用总簇数：File_Clus=File_Size/(512*64)

那么最后一个簇的ID为：last_clus=Start_clus+ clus_cnt-1

For(i= 0;i< File_Clus - clus_cnt;i++) {Writeclusid(last_clus,getnextclus());

last_clus= getnextclus();

}

Writeclusid(last_clus,0xffff);

3、写扇区内容

源文件所占的扇区数：sctor_cnt= size1/512+1;

文件所占的总的扇区数：File_sctor=File_Size/512

最后一个扇区地址：Last_sctor=Start_sctor+ sctor_cnt-1

读出最后一个扇区数据到BUFFER中ReadBlock(Last_sctor);

写最后一个扇区For(i= size1%512;i<512;i++)BUFFER[i]=dat[i-(size1%512) ]

Last_sctor= Last_sctor+1；

在根据簇的地址写剩余的扇区。………….

………………………………………..

…………………………………………………

4、更改文件目录的SIZE项

根据索引ID，读出其所在的根目录扇区。

更改ID的32字节中最后4个为File_Size&0xff、(File_Size&0Xff00)>>8、

(File_Size&0Xff0000)>>16、File_Size >>24.

假设得到文件在接结束时的，簇结束地址writesdclus_addr，以及文件在簇内的扇区偏移

writesdsctor_lab,以及文件内容在扇区内的字节偏移writesdbety_lab,

假设目录项ID，所在扇区地址writesddir_sctor_lab,以及字节数据在该扇区内的偏移地址

writesdA4、writesdA3、writesdA2、writesdA1。

再写文件步骤：

1、计算该文件的所占的总簇数。修改FAT簇的练表。

for(i=0;i

WriteFAT(ClusID,0xffff);

ClusNext=GetNextFAT();

WriteFAT(ClusID,ClusNext);

ClusID=ClusNext;

}

WriteFAT(ClusID, 0xffff);

2、写扇区数据。

3、更改SIZE项

3word格式支持编辑，如有帮助欢迎下载支持。

2024年6月15日发(作者：出博赡)

文档从互联网中收集，已重新修正排版，word格式支持编辑，如有帮助欢迎下载支持。

SD卡读写关键是对SD的初始化、块扇区的读写、以及SD卡文件结构的掌握，

初始化SD首先发送 0x40 0x 00 0x00 0x00 0x00 0x59 应答 0x01 进入空闲模式

在发送 0x41 0x 00 0x00 0x00 0x00 0x59 应答 0x00 激活SD卡

使用WinHex分析SD卡可以得到第一数据区即根目录区，在第520区，每扇区512字节，

等等，分析后得结果用于，读数据的验证。

本SD卡为1G的金士顿卡，扇区宽度为512字节，根据WinHex和读SD卡的结论得出解

读，可以得出表一：

读本SD卡的第0块物理扇区512字节，即常说的引导扇区。

MBR（主引导的区）的长度为446字节（0x00~0x1BD）,以后每16个字节代表一个分区，

共四个，该卡仅一个分区所以后面三个都是空的，这16个就是分区表：

地址

1BE

1BF

1C0

1C2

1C3

1C4

1C6

1CA

长度

内容

01 00

7F E0

00 00 00 20

003C 7B E0

详解

激活则为 00 ，否则80

分区起始的磁头号

起始扇区和柱面号，低6位时扇区号，？？？？？

分区类型，0B代表FAT32, 06代表FAT16

分区结束的磁头号

分区结束的扇区和柱面号

地址20由该地址读到内容就是逻辑地址的0扇区

分区的总扇区数。493979

由上述分析得出本SD卡的逻辑地址的0扇区应该在隐藏扇区中，块的扇区地址为

0x00000020，读扇区得到的内容：如下图所示：

具体分析如下图所示：

名称

BS_jmpBoot

OEMName

每扇区字节数

每簇的扇区数

保留扇区数

FAT表份数

根目录项数

总扇区数

TotSec16

介质种类

FATSz16

SecPerTrk

磁头数

HiddSec

TotSec32

DrvNum

保留

偏

移

长

度

内容

BUFF[0..2]

BUFF[3..A]

BUFF[B..C]

BUFF[D]

04 00

00 02

00 00

F2 00

3F 00

0x00000020

详细

一般为EB XX 90 或 E9 xx xx

仅一个名字。无所谓

即0x0200 =512 即每个扇区有512个字节

即每个簇有（64个）0x40扇区，也就是每个

簇有64*512=32k

从第一扇区开始被保留的扇区数为04

一般都是两个FAT表。两者宽度一样

一般FAT16为512即0x0200

当容量大于1M时，总扇区数就放在TotSec32

处，此处放置0

表示固定存储介质，F0表示移动存储介质

0X00F2表示一个分区占242个扇区共两分区

表示每磁道的扇区数。这里不是硬盘，无意义

无意义

FAT表前隐藏的扇区数32

0x003C7BE0 该卡的总扇区数，也即该卡的最大容量为

0x003C7BE0*512=1981936M

一般硬盘为80 软盘为00

共NT使用，此处必须为0

1word格式支持编辑，如有帮助欢迎下载支持。

文档从互联网中收集，已重新修正排版，word格式支持编辑，如有帮助欢迎下载支持。

BootSig

VolID

VolLab

FilesysType

可执行代码

1分区头

2分区

签名

55 AA

扩展引导标记，表示后面的域可用

内容随便，仅一ID

卷标11个字节,此处NO MAME

即文件类型，此处为FAT16

…….引导分区字节…..

无

结构同上

结束标志

448

1BE -

1BF -

1C0

1C2

1C3

1C4

1C6

1CA -

1CE -

1FE 2

分析得出主目录所在扇区地址：

主引导区数（1个） + 保留扇区数（0x04个） + 隐藏数（0x20个）+2个 FAT表宽度（0Xf2*2）

=521，即从第521个扇区（扇区地址为520）开始的32个扇区中存放根目录。

读本SD卡的根目录的第一个扇区得出如图数据：

本卡卷标名为UJNX，可见第一个32字节的文件为该根目录，但是他以文件夹的形式呈现，

并且大小Size为0，在大多数正常情况下我们可以认为无后缀名的，大小为零的文件为文件

夹（我知道这个并不科学，谁有好的建议？）。可以看出32个扇区的根目录最多可以存储

512个目录文件。文件就简单了，直接根据FAT表簇的地址读数据就是了。

读FAT表：

在FAT表中每两个字节的数据对应唯一的一个簇地址,每个簇有64个扇区，例如在第一个（地

址为0x24）FAT表的第一个扇区中的数据如下：

读文件

1、根据32字节的目录获取文件名、类型、大小、起始簇的地址

2、根据簇的地址高位和低位计算出簇的位置，并与对应的计算出该簇的起始扇区地址

簇的起始扇区地址=根目录起始扇区+目录扇区宽度+（簇地址-2）*每个簇的扇区宽度。

3、读下一个簇的地址，根据上个簇对应的FAT表中的两个字节，计算出下个簇所在的簇地

址，然后执行1步骤再读出64扇区个连续的数据，直到簇的地址为0xFFFF为止表示文件

结束。

读文件夹

1、根据目录获取文件名，并跟踪簇地址，到所在第一个扇区，读该扇区下图视

可见该扇区的内容是一张目录表，2E标示目录的级别，其簇地址应该代表上级目录地址，

根据每32字节为一文件标示，E5标示已删除的文件，同样读出文件的簇地址，计算所在

64个扇区地址，并读出数据，再读取对应的FAT表中的下个簇的地址，如此反复直到FAT

表中数据为0xFF。

读文件时，有时候SD卡不能初始化，但反复格式化FAT32,和FAT后会很好用,原因不明。

写文件：

1、首先根据新建的文件，获得其所在目录的索引ID，并的到其size1大小（字节），起始簇

Start_clus，起始扇区Start_sctor，

2word格式支持编辑，如有帮助欢迎下载支持。

文档从互联网中收集，已重新修正排版，word格式支持编辑，如有帮助欢迎下载支持。

2、处理FAT中簇的文件链表

根据新建文件的大小size2（字节），计算总文件大小File_Size= size1+ size2;

源文件占用的簇数：clus_cnt= size1/(512*64)+1

写入后的占用总簇数：File_Clus=File_Size/(512*64)

那么最后一个簇的ID为：last_clus=Start_clus+ clus_cnt-1

For(i= 0;i< File_Clus - clus_cnt;i++) {Writeclusid(last_clus,getnextclus());

last_clus= getnextclus();

}

Writeclusid(last_clus,0xffff);

3、写扇区内容

源文件所占的扇区数：sctor_cnt= size1/512+1;

文件所占的总的扇区数：File_sctor=File_Size/512

最后一个扇区地址：Last_sctor=Start_sctor+ sctor_cnt-1

读出最后一个扇区数据到BUFFER中ReadBlock(Last_sctor);

写最后一个扇区For(i= size1%512;i<512;i++)BUFFER[i]=dat[i-(size1%512) ]

Last_sctor= Last_sctor+1；

在根据簇的地址写剩余的扇区。………….

………………………………………..

…………………………………………………

4、更改文件目录的SIZE项

根据索引ID，读出其所在的根目录扇区。

更改ID的32字节中最后4个为File_Size&0xff、(File_Size&0Xff00)>>8、

(File_Size&0Xff0000)>>16、File_Size >>24.

假设得到文件在接结束时的，簇结束地址writesdclus_addr，以及文件在簇内的扇区偏移

writesdsctor_lab,以及文件内容在扇区内的字节偏移writesdbety_lab,

假设目录项ID，所在扇区地址writesddir_sctor_lab,以及字节数据在该扇区内的偏移地址

writesdA4、writesdA3、writesdA2、writesdA1。

再写文件步骤：

1、计算该文件的所占的总簇数。修改FAT簇的练表。

for(i=0;i

WriteFAT(ClusID,0xffff);

ClusNext=GetNextFAT();

WriteFAT(ClusID,ClusNext);

ClusID=ClusNext;

}

WriteFAT(ClusID, 0xffff);

2、写扇区数据。

3、更改SIZE项

3word格式支持编辑，如有帮助欢迎下载支持。