Proteus和IAREWARM中的FAT16文件系统

时间：2023-11-03 理论教育 版权反馈

【摘要】：FAT是由微软发布的一种磁盘文件管理系统。之所以要以簇为单位而不以扇区为单位进行磁盘的分配，是因为当分区容量较大时，采用大小为512B的扇区管理会增加FAT表的项数，对大文件存取增加消耗，文件系统效率不高。FAT文件系统就是根据分区的相关DBR参数与DBR中存放的已经计算好的FAT表的大小来确定的。表5-16 FAT16目录项32个字节的表示定义下面对表5-16中的一些取值进行说明：●对于短文件名，系统将文件名分成两部分进行存储，即主文件名+扩展名。

FAT是由微软发布的一种磁盘文件管理系统。在FAT发展过程中，先后发布了FAT12、FAT16、FAT32三个版本，其中FAT16是指磁盘的一个分区最多含有2的16次方个簇，由于每个簇的最大存储空间只有32KB，因此磁盘一个分区的存储容量最大为2GB。对于容量大小不超过2GB的SD卡，通常只作为一个分区。

FAT16主要由表5-15所列的6部分组成（主要是前5部分）。FAT16在引导扇区（DBR）之后没有留任何保留扇区，其后紧随的便是FAT表。FAT表是用来记录磁盘数据区簇链结构的，FAT将磁盘空间按一定数目的扇区为单位进行划分，这样的单位称为簇。通常情况下，每扇区512B。簇的大小一般是2n（n为整数）个扇区的大小，像512B，1KB，2KB，4KB，8KB，16KB，32KB，64KB等。实际中通常不超过32KB。之所以要以簇为单位而不以扇区为单位进行磁盘的分配，是因为当分区容量较大时，采用大小为512B的扇区管理会增加FAT表的项数，对大文件存取增加消耗，文件系统效率不高。

表5-15 FAT16的主要组成

FAT文件系统的目录结构如同一棵有向的从根到叶的树，这里提到的有向是指对于FAT分区内的任一文件（包括文件夹），均需从根目录寻址来找到。可以认为目录存储结构的入口就是根目录。

FAT文件系统根据根目录来寻址其他文件（包括文件夹），故而根目录的位置必须在磁盘存取数据之前得以确定。FAT文件系统就是根据分区的相关DBR参数与DBR中存放的已经计算好的FAT表的大小来确定的。磁盘格式化之后，根目录的大小和位置就都已经确定下，其位置紧随FAT2之后，大小通常为32个扇区。根目录之后便是存放文件的数据区。

FAT文件系统的一个重要思想是把目录（文件夹）当作一个特殊的文件来处理，在FAT16中，虽然根目录地位并不等同于普通的文件，但其组织形式和普通的目录（文件夹）并没有不同。FAT分区中所有的文件夹（目录）文件，实际上可以看作是一个存放其他文件（文件夹）入口参数的数据表。所以目录占用空间的大小并不等同于其下所有数据的大小，但也不等于0。通常是占一个很小的空间，可以看作目录文件是一个简单的二维表文件。其具体存储原理是：不管目录文件所占空间为多少簇，一簇为多少字节，系统都会以32个字节为单位进行目录文件所占簇的分配。以这32个字节确定的偏移，来定义本目录下的一个文件（或文件夹）的属性。这32个字节中各字节偏移定义如表5-16所列。

表5-16 FAT16目录项32个字节的表示定义

下面对表5-16中的一些取值进行说明：

●对于短文件名，系统将文件名分成两部分进行存储，即主文件名+扩展名。0x0～0x7字节记录文件的主文件名，0x8～0xA记录文件的扩展名，取文件名中的ASCII码值。不记录主文件名与扩展名之间的“.”号。主文件名不足8个字符以空白符（20H）填充，扩展名不足3个字符同样以空白符（20H）填充。0x00偏移处的取值若为00H，表明目录项为空；若为E5H，表明目录项曾被使用，但对应的文件或文件夹已被删除。（这也是误删除后恢复的理论依据）。文件名中的第一个字符若为“.”或“..”表示这个簇记录的是一个子目录的目录项。“.”代表当前目录；“..”代表上级目录。

●0xB字节为属性字段，系统将0xB的一个字节分成8位，用其中的一位代表某种属性的有或无。例如00000101就表示个文件的属性是只读、系统。(www.daowen.com)

●0xC～0x15字节在FAT16的定义中为保留未用，在高版本的WINDOWS系统中有时也用它来记录修改时间和最近访问时间。

●0x16～0x17字节为文件的最近修改时间。0x16字节的0～4位是以2s为单位的量值；0x16字节的5～7位和0x17字节的0～2位是分钟；0x17字节的3～7位是小时。

●0x18～0x19字节为文件的最近修改日期。0x18字节的0～4位是日期数；0x18字节5～7位和0x19字节0位是月份；0x19字节的1～7位为年号。

●0x1A～0x1B字节存放文件或目录的首簇号。系统根据首簇号在FAT表中找到入口，然后再跟踪簇链直至簇尾，同时用0x1C～0x1F字节所表示的文件长度来判定文件有效性，就可以正确地读取文件（目录）了。

●普通子目录的寻址过程也是通过其父目录中的目录项来指定的，与数据文件（指非目录文件）不同的是，目录项偏移0xB的第4位置1，而数据文件为0。

读取SD卡中的文件时，首先要根据文件名查找该文件的信息结构体。根据文件信息结构体中的起始簇号即可找到数据区第1簇的内容，也可以在FAT表中找到第2个簇号，根据第2个簇号又能找到第2个簇的内容和FAT表中的第3个簇号，直至遇到文件结束标志。这样就可以根据FAT表中的簇号读出全部文件数据。下面以图5-16为例说明读取SD卡文件的具体步骤。