多媒體卡MMC(MultiMedia Card)是由美國(guó)SanDisk公司和德國(guó)Simens公司于1997年共同開發(fā)推出的一種多功能存儲(chǔ)卡。內(nèi)置控制電路，可以使用在手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、MP3、PDA等多種數(shù)字設(shè)備上，可反復(fù)記錄30萬(wàn)次�，F(xiàn)在市場(chǎng)上的主流容量有128 MB～2 GB。
    文中首先介紹單片機(jī)對(duì)SPI協(xié)議下的MMC卡的底層讀寫操作，然后分析MMC卡文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，最后詳細(xì)說(shuō)明MMC卡文件的創(chuàng)建、讀寫、刪除等操作。該方法可應(yīng)用到與Windows有交互的嵌入式系統(tǒng)中，便于文件的統(tǒng)一管理。

1 單片機(jī)與MMC卡的接口
1.1 單片機(jī)與MMC卡的接口電路
    接口電路采用的是Philips公司的增強(qiáng)型LPC93x系列單片機(jī)。它除了比普通的8051有更快的指令執(zhí)行周期外，還提供多種在片的硬件接口功能，如UART、SPI、I2C等，因此用LPC93x的SPI接口實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與MMC卡的互連。
    MMC卡有7個(gè)引腳，支持兩種串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，即MMC(Multimedia Card)模式和SPI(Serial PeripheralInterface)模式。在SPI模式中，通過(guò)4條信號(hào)線完成數(shù)據(jù)的傳輸。這4條信號(hào)線分別是時(shí)鐘SPICLK、數(shù)據(jù)輸入MISO、數(shù)據(jù)輸出MOSI和片選SS#。
    LPC93x單片機(jī)與MMC卡的接口電路如圖1所示。
 
1.2 MMC卡底層讀寫原理
    MMC卡讀寫操作都是基于命令的，通過(guò)向MMC卡發(fā)送樞直的命令并讀取樞直的響應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)MMC卡的控制。在對(duì)MMC卡讀寫之前，首先要進(jìn)行初始化操作。這是確保MMC卡能在SPI模式下進(jìn)行正常數(shù)據(jù)讀寫的前提。需要注意的是，在發(fā)送使MMC卡空閑命令CMD0之前至少等待74個(gè)時(shí)鐘，確保MMC卡進(jìn)入SPI模式。
    初始化完成之后，如果使用默認(rèn)的塊讀寫長(zhǎng)度(512字節(jié))，就可進(jìn)行MMC卡的讀寫。當(dāng)然，也可用CMD16來(lái)設(shè)置。MMC卡的塊讀取長(zhǎng)度，可以是1～512字節(jié)之間的任意值。但是對(duì)MMC的寫過(guò)程則要求塊長(zhǎng)度必須為512字節(jié)。無(wú)論是MMC卡的讀還是寫，都要求在讀寫命令發(fā)送后有數(shù)據(jù)起始令牌FEH，數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束之后有2個(gè)字節(jié)的循環(huán)冗余編碼CRC(Cyclic Redundancy Codes)。

2 MMC卡文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析
    要使寫入MMC卡的數(shù)據(jù)在Windows下訪問(wèn)，需要在MMC卡上創(chuàng)建Windows支持的FATl6文件系統(tǒng)。MMC卡上的FATl6文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包含分區(qū)引導(dǎo)記錄、文件分配表、文件目錄表以及數(shù)據(jù)區(qū)4個(gè)部分。
    分區(qū)引導(dǎo)記錄通常包含4塊內(nèi)容；
    ①BIOS參數(shù)記錄塊BPB(BIPS Parameter Block)；
    ②磁盤標(biāo)志記錄表；
    ③分區(qū)引導(dǎo)記錄代碼區(qū)；
    ④結(jié)束標(biāo)志55AA。
    BPB表從扇區(qū)字節(jié)位移0bH開始，共占25字節(jié)。表1是從MMC卡的首扇區(qū)中讀出的BPB表的內(nèi)容。
 
    在分區(qū)引導(dǎo)記錄之后是FAT(File Allocation Table，文件分配表)區(qū)。FATl6的文件系統(tǒng)中有兩份完全相同的文件分配表FAT1和FAT2，每份FAT表占用空間的大小可從BPB表中查得。
    文件在磁盤上以簇為單位存儲(chǔ)，但是同一個(gè)文件的數(shù)據(jù)并不一定完整地存放在磁盤的一個(gè)連續(xù)的區(qū)域內(nèi)，往往會(huì)分成若干簇，F(xiàn)AT表就是記錄文件存儲(chǔ)中簇與簇之問(wèn)連接信息的，這就是文件的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)。FATl6以2個(gè)字節(jié)(即16位)表示1個(gè)簇，起始2個(gè)字為F8FFH、FFFFH，后面的FFFFH表示終止，0000H表示未使用。
    緊接在FAT表之后的是文件目錄表FDT，固定占32個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)可以容納16個(gè)登記項(xiàng)，每個(gè)登記項(xiàng)的長(zhǎng)度是32字節(jié)。
    文件目錄表之后就是數(shù)據(jù)區(qū)DATA，用來(lái)存放文件數(shù)據(jù)，占用大部分的磁盤空間。

3 MMC卡文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
    單片機(jī)對(duì)MMC底層的讀寫，按照FAT16的格式對(duì)MMC卡上數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，就可在MMC卡上創(chuàng)建文件、讀寫文件和刪除文件等，從而實(shí)現(xiàn)文件的管理。3.1 文件(或目錄)的創(chuàng)建
    在MMC卡上創(chuàng)建文件(或目錄)的過(guò)程就是在文件目錄表FDT中申請(qǐng)登記項(xiàng)的過(guò)程。登記項(xiàng)中包括文件名、文件長(zhǎng)度和起始簇號(hào)等內(nèi)容。為此定義了如下結(jié)構(gòu)：