由于采用的是SDHC卡和FAT32文件系统，紧接在FAT区之后的是文件目录数据区，真正意义上的数据从这个区开始，以簇编号，顺序上第1个簇编号为第2簇，此簇通常为FAT32根目录所用。FAT16从根目录所占的32个扇区之后的第一个扇区开始以簇为单位进行数据处理，这之前仍以扇区为单位。目录与数据是统一放到这个区域的，并且都不是在一个连续的区域内存放。没有任何特殊标记来区分哪个簇是目录项，哪个簇是数据项，而是由文件系统从根目录出发通过查找的方法来确定簇的类型。

3.2 FAT32文件系统实现

本文设计的文件系统采用模块化层次结构，其总体框架如图4所示。其中，箭头表示调用关系。



应用程序是面向用户的，为满足某种功能需求而编写的程序。可以通过调用文件系统提供的API函数对文件和目录进行相应的操作。

文件管理和目录管理模块是直接与应用程序接口的模块，位于整个文件系统的最高层。文件管理模块提供所有与文件操作相关的函数，目录管理模块提供所有与目录操作相关的函数。在对文件操作的大多数情况下，文件管理模块需要调用目录管理模块的相关功能。

文件分配表管理模块主要用来对文件系统的FAT表进行管理，根据系统的请求对FAT表的内容进行相应的修改。文件目录表管理模块主要提供对文件和目录的基本属性信息的管理。这两个模块管理着文件系统的两个重要数据结构，应用程序不能直接调用它们。

缓存模块是为了降低系统访问SD卡的次数，提高整个系统的处理速度而加入的。它使用了部分RAM作为缓存来保存一些访问过的扇区的数据，一般用来加载FAT表和FDT表的数据；向SD卡写入数据时，也需要用它加载数据。

以上几个模块的操作都建立在底层驱动程序上。底层驱动程序主要是向SD卡读写某个扇区的程序。

文件分配表管理模块包含几个处理簇链的函数，如获取指定簇下一簇簇号(fat_next_clus())、建立簇与指定簇的链接关系(fat_link_clus())、在簇后增加一个空白簇到簇链中(fat_add_clus())和删除指定簇的簇链(fat_del_clus_chain())。文件目录表管理模块包含几个处理文件登记项的函数，如在给定目录下查找文件(fat_find_fdt())、在给定目录下添加文件(fat_add_fdt())和在给定目录下删除文件(fat_delete_fdt())。目录管理模块主要是实现建立、删除目录的操作，包含的函数有根据路径查找目录所在簇(fat_open_dir())、建立目录(fat_make_dir())和删除目录(fat_del_dir())。用户使用文件系统主要是对文件的操作，文件管理模块提供了对文件的创建、修改和删除等操作，包含函数新建文件(file_create())、打开文件(file_open())、读写指针设定(file_seek())、读取文件数据(file_read())、写入文件数据(file_write())、删除文件(file_delete())和关闭文件(file_close())。

结语

本文介绍了SD卡在海洋数据存储中的应用，使用高性能的STM32F103xx系列处理器提高了SD卡的数据读写速率，很好地解决了海洋数据采集中的大容量存储问题和SDl.x与SD2.0的识别问题，并给出了适用于SD卡的FAT32文件系统的参数设置及其实现方法。

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