SD卡在生理信号数据采集中的应用

SD卡同样支持单块(CMD17)和多块(CMD18)读操作。单块读操作的数据长度也是512 B，其操作流程与写操作类似。操作时，首先向SD卡发送读数据块命令(CMD17)，当接收应答信号0xFE后，即可接收512 B数据块和2 B的CRC校验。

4 FAT32文件系统设计
4．1 FAT32文件系统的结构
为了更直观地查看SD卡中的数据，并与计算机进行数据交互式操作。本文采用了FAT32文件系统，该文件系统不仅实现了对大容量SD卡的文件操作，而且读写文件的速度很快。
FAT32文件系统在SD卡上的基本结构包含以下几个部分：分区引导记录DBR(Dos Boot Record)、文件分配表FAT(File Allocation Table)数据区。
分区引导记录DBR，通常包括跳转指令、厂家标识和DOS版本号、BPB(BIOS Parameter Block)和。BIOS引导程序。其中BPB记录着每个扇区字节数、每簇扇区数、总扇区数等SD卡的基本信息，这些信息是正确操作SD卡的基础。
FAT32文件系统有两个文件分配表FAT1和FAT2。FAT2是FAT1的备份，记录了簇与簇之间数据的链接关系。
FAT32与FAT12、FAT16不同的是，它没有专门的根目录区，根目录区与数据区合并在一起。
4．2 FAT32文件系统的实现
4．2．1 FAT32文件系统的初始化
对SD卡的正确操作，需要初始化该卡的信息结构体变量如每个扇区字节数、每簇扇区数、FAT表数目等。

初始化流程如图5所示。首先读卡的物理扇区0，得到引导扇区的偏移地址。正常的话，该扇区最后两个字节为55AA。然后读引导扇区DBR的具体内容，得到文件系统的基本信息，初始化SD卡的信息结构体变量。
4．2．2 FAT32文件系统的相关操作
在本设计中，为了提高SD卡的写入速度，对FAT32文件系统进行优化。FAT32文件系统在保留区增加了一个FSINFO扇区，用以记录文件系统中空闲簇的数量以及不可用簇的簇号等信息。在执行写SD卡操作时，可以通过读取该扇区的内容快速地定位到下一个空闲簇，然后进行数据的写入。优化后的文件系统主要包括以下操作：文件的创建与文件的读写操作。
创建新文件时，首先判断该文件是否存在。如果存在，则打开该文件读取该文件的FAT表项，获取开始簇的地址、文件所占的字节数及第一个扇区的地址等信息；如果文件不存在，则查询空闲簇并设置起始簇号，同时根据这个起始簇号创建簇链，然后读取FDT(File Directory Table)表项查找空闲的32 B FDT，以存放文件名、扩展名、属性值等信息。
读文件时，根据文件名查找FDT表项并读取文件的起始簇号，根据起始簇号找到第一个簇的内容，并逐个扇区读取。同时，根据簇链就能查找到第2个簇，然后读取簇里的内容。按照此方法，直到读取所有的数据。写文件的流程和读文件类似，不同的是写满一个簇时要查找空闲的簇并添加到簇链中，同时更新FAT1，FAT2和FSINFO的内容。

5 结语
本文设计了一种基于DSP和SD卡的生理信号数据采集系统，详细介绍了DSP与SD卡的硬件接口电路设计以及SD卡软件设计流程。通过对人体手指体表温度和湿度的实时测量，该系统可以实现对16路模拟信号的采集、处理、存储等一系列操作。SD卡存储容量为2 GB，最高读写速度可以达到1．2．MB／s，完全满足在高速AD采集系统中的应用。随着人体监测仪器的智能化、小型化发展，以及大容量SD卡的高性价比优点，SD卡在生理信号采集中的应用前景广阔。