SD 卡中FAT16 文件分析
我们通常使用的硬盘的结构基本是这样的：一个电机带着N 张盘片，通过磁头对上面的存储空间对写读写。每张盘面被分为多个磁道，每个磁道上又有多个扇区。一般一个硬盘还有多个磁头。为了便于管理，人们搞出来一个文件系统，常见的就是FAT16 和FAT32 以及NT 系统上的NTFS 。当然，半导体存储器虽然没有了这些机械的结构，但文件系统格式当时是在磁盘上搞出来的，所以有些格式还是得照它的模样来做的。这里，我们仅分析最常见的一种FAT16 格式，即每个扇区大小为512 字节，每个簇由32 个扇区组成的这一种FAT 格式，其他的大家可以自己查找相关资料。由于这个资料是我自己为了使用SD 卡而临时整理出来的，所以仅供大家参考之用。
下面以一张SD 卡里的内容分析一下FAT16 ，用于帮助大家用单片机操作SD 卡。
上面为一个512M 的SD 卡的第一个物理扇区，大小为512B，常称为引导扇区。即MBR （主引导记录）。这个区在电脑硬盘上这个就是bios 执行完ROM 中的程序后在磁盘上访问的第一块空间，这里有一些引导信息。长度为466字节，地址为0x00~0x1BD 。从1BE 开始，每16 个字节代表一个分区，共有4 个，我这张SD 卡只有一个分区，所以只有1BE-1CD 有内容，后面三个都是空的。这四个16 字节的表项就是我们所常说的分区表。
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偏移
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例子中的地址
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长度
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内容
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0
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1BE
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1
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激活标记，如果是活动分区那么这个为80，否则为00
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1
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1BF
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1
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分区起始的磁头号，这里为03，但对电子盘来说已经没有意义了
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2
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1C0
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2
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起始扇区和柱面号，低6 位是扇区号，高2 位是柱面号的9,10 位， 高8 位是术在号的低8 位
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4
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1C2
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1
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分区类型，0x0B = FAT32, 0x83 = Linux，00 表示未用。06 估计是FAT16。
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5
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1C3
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1
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分区结束的磁头号
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6
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1C4
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2
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分区结束的扇区和柱面号。与起始扇区柱面号的格式一样
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7
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1C6
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4
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在线性寻址方式下的分区相对扇区地址(对于基本分区即为绝对地址)。没看懂上面的话，但知道从这个地址里边读到的内容就是逻辑地址的0 扇区。
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12
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1CA
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4
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分区的总扇区数，这里为0x0F4317=1000215
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从物理扇区的E9 处，也就是逻辑0 扇区读取数据，内容如下图
这个区的具体内容如下
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名称
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偏移
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长度
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内容说明，主要是上面为例
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BS_jmpBoot
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0
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3
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一般为EB xx 90 或E9 xx xx
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OEMName
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3
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8
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无所谓，只是一个名子
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每扇字节数
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0B
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2
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00 02 也就是0x0200=512，说明一个扇区是512 字节
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每簇扇区数
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0D
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1
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20，即每簇32 个扇区，也就是说它的一个簇=32*512=16K
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保留扇区数
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0E
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2
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从第1 扇区开始被保留的扇区数，FAT16 必须为1
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FAT 表份数
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10
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1
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一般都是两个FAT 表， 两者一样。
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根目录项数
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11
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2
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为了兼容性，一般FAT16 为512，即00 02
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TotSec16
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13
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2
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总扇区数，当扇区多大0x10000 时就放在偏移为TotSec32 处。很显然，512M=1M 个扇区，大于0x100000。所以这里为0。
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介质种类
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15
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1
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0xF8 表示固定存储介质， F0 表示移动存储介质，还有0xF9,FA,FB,FC,FD,FE 和FF 都是合法的值。但它必须和FAT 表中的FAT[0]一致。
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FATSz16
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16
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2
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7B 00=123 表示一个分区表占123 个扇区
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SecPerTrk
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18
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2
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每磁道的扇区数，由于这不是硬盘，所以这里没有意义
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磁头数
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1A
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2
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磁头数，同上
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HiddSec
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1C
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4
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FAT 表所在的分区前面隐藏的扇区数，这里为E9=233
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TotSec32
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20
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4
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17 43 0f 00 即0xf4317=1000215, 由此可见，这个卡的容量=512B*1000215=512M
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DrvNum
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24
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1
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一般硬盘为0x80 软盘为0x00
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保留
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25
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1
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供NT 用的，这里必须为0
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BootSig
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26
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1
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29,扩展引导标记，这表后面的三个域是可用的。当然，这里这个一个域。
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VolID
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27
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4
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就是一个ID，内容随便
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VolLab
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2B
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11
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卷标，不要说吧。长度11 个字，这里是NO NAME
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FilesysType
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36
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8
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这里是FAT16
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可执行代码
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3E
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347
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如果是引导分区那么会有相应的数据，这里全为0 了
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1 分区头
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1BE
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1
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0x80 和0x00，80 是表示缺省分区(一般是C 盘)
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1BF
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1
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开始的磁头地址
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1C0
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2
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开始的扇区地址和柱面地址， 扇区地址占用了1C0 的低6 位， 高2 位和1C1 组成了柱面地址
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1C2
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1
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分区类型
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1C3
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1
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结束的磁头
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1C4
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2
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结束的扇区和柱面
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1C6
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4
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分区内第一个扇区地址
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1CA
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4
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分区内的总扇区数
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2 分区
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1CE
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16
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结构同上，第3,4 也是这样，每个区16 字节
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签名
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1FE
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2
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55 AA
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以上是一张SD 卡的BPB(BIOS 参数数据块)，从上面我们可以得到一些有用的信息：
1． 卡的大小是512M
2． 每个簇有32 个扇区，即16K
3． 卡的总扇区数1000215，隐含区数233
4． FAT 表的大小为123 个扇区根据FAT16 的格式，主引导区后就是两个一样的分区表，分区表后面又跟了32个扇区作为根目录区。然后后面就是存放文件和文件夹的地方了。每个分区表既然大小算出来是123 个扇区，那么FAT1 在1-123 扇区，FAT2 就是124-246 扇区，根目录就是247-278，数据区开始于279。
在主引导区后面就是FAT 表了。从上面可以得知一个FAT 表是123 个扇区。它里边的内容很简单，里边的内容就是指出下一个簇在哪里。你的盘有多少个簇，那么它的FAT 表就要有多少个项来描述它们。因为FAT16 是用2 个字节(16 位)来描述一个簇的，所以这时FAT 表的大小就应该是2 位的簇数个字节。FAT 表中，第4，5 个簇表示第2 个簇，第6，7 个字节表示第3 个簇，第8,9 字节表示第4 个簇……。就这样，每一个簇都有两个和它对应的字节。这两个字节里面存放的数据就是下一个16K 数据所在的簇号。2 个字节最大能表示65535， 一个簇最大为32K ，所以FAT16 最多能给65565*32K≈2G。这就是FAT16 格式为什么分区不能大于2G 的原因。实际上，并不是所有的数值都代表簇号，有几个值被赋于了特定的含义，我们先看看这几个特殊值代表的含义。
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序号
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数值
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含义
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FFF8
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磁盘标识字。
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FFFF
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第一簇已经被占用
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0000
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未使用的簇
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0002-FFEF
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使用的簇
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FFF0-FFF6
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系统留的，一般不会出现这几个簇号
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FFF7
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坏簇，在写文件时不能向它里边写
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FFF8-FFFFF
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表示这是最后一个簇了，文件到此结束了
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看一个例子吧
上面是我的SD 卡中第一个扇区的内容。它一开始就是F8 FF FF FF，从前面的特殊数值中可以知道，这就是硬盘的标识，并且第1 簇已经被占用了。我的SD 卡里有一个文件，名子叫dssd.bin ，它是我把卡买回来后拷进去的第一个文件。它的第一个簇的地址是0x0002。这个地址从哪里得来的要看后面的内容了，暂且就把它当已知条件吧。这也就是说， 在SD 卡的第2 个簇里边存放着dssd.bin 的第1 个16K 数据，那么它的第二个16K 放在哪里呢，我们要看FAT 表，每2 个簇对应于FAT 表中的第4，5 个字节，里边的内容为0003，也就是说第2 个16K数据在第3 个簇里。第3 个簇对应的FAT 表中的数据又是什么呢，原来是0004，也就是说第3 个16K 的数据在第4 个簇里。这样继续跟踪，我们发现，第9 个簇里的数据是FFFF，FFFF 是什么意思？看一下特殊数值的含义，原来这是最后一个簇，也就是说， 我的dssd.bin 文件到此为止。于是我们只要跟着FAT 表的“指路”顺利地把dssd.bin 文件从SD 卡中找到了。它在卡里占用了8 个簇，我的卡里边1 个簇为16K，所以这个文件的大小也就最多为128K 了。所以我们只要根据SD 卡的读写方法，把第2-8 簇里的内容读出来就OK 了。
注意一下，我这张卡是为了学习FAT16 而买的，没有碎片，所以文件的簇和簇都是连在一起的，但实际上并不一定都是连着的，一定要通过FAT 表中的指示去寻找下一个簇所在的位置。
说完FAT 表，下面应该来看根目录区了。根目录区里面放的东西就是根目录下所见的东西，根据对引导扇区的分析，我们可以找到根目录区在第247 扇内。用winhex 打开第247 个扇区
FAT16 和FAT32 每个文件名都占32 个字节，这里放的是短文件名，也就是“8.3”格式的。但FAT16 的根目录区只有32 个扇区，计算一下，每个扇区512 字节，共32 个扇区，而每个文件要占用32 个字节，很显然，根目录只能放512 个文件了。因此，FAT16 的根目录下只能放512 个文件(及文件夹)就是这个原因。
先看前32 字节，它的内容是这样的就看最前面的32 字节吧，它表示了一个文件(或文件夹)，现在对它分析一下。前11 个字节是文件名。从后面的ASCII 表中可以看出，它就是我写进去的那个名为dssd.bin。第0x0B 个字节内容为0x20，可以知道它的属性为存档，这与我们从windows 中观察到的它的属性是一致的。大小为128K，也与我们的分析一致。
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liuliuliuliu
我用CMD17 指令,地址为0;(0X51,0X00,0X00,0X00,0X00,0X95),读出的数据前几个字节是08,f7,20,f7,52,f6,f8,61,
就是没有E8或者E9所以怀疑地址不对.卡是2G的内存卡.
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小雨儿
张少峰
liuliuliuliu
