FATFS文件系统详解(下）

5.分区分析

继续回顾我们一开始的这张布局图

5.1 保留分区分析

保留分区为第一个分区，其中引导扇区位于保留分区的第一个扇区。

根据 4.3 章节计算结果可知，保留分区起始地址为 0x00，大小 0xC00

保留分区数据如下，保留分区内最重要的内容即为引导扇区，除引导扇区外，其他剩余空间全部保留，采用0x00覆盖。关于引导扇区已在 4.2 章节详细分析，此处不再做介绍。

5.2 FAT区分析

根据 4.3 章节描述，FAT区的起始地址为 ==0xC00==，大小为 ==0x3B400==，此外存在两个FAT区，FAT1和FAT2，起始地址分别为：==0xC00==、==0x1E600==，对应地址数据如下：

FAT1 数据：

FAT2 数据如下：

==由于此处采用FAT16格式，所以每个FAT条目占据两个字节！==

根据上述数据进行分析：

确认 FAT2 为 FAT1 的备份；
存在5个FAT条目其中 FAT[0] 和 FAT[1] 为保留条目，FAT[0] 的内容与 BPB_Media 媒体类型字段一致，FAT[1] 用来记录错误历史记录 （详见 4.5 章节描述）
==根据4.5章节描述，FAT2对应数据区的第一个簇==，又FAT[2]、FAT[3]、FAT[4] 数据均为 0xFF，表明存在三个文件，且每个文件的大小小于等于一个簇的空间；且分别存放在数据区第1到第3个簇上！
此处可能大家会由疑问，刚刚格式化的sd卡为什么会存在文件内，其实这个是系统文件，格式化后自带的，默认是隐藏的，只有使用winhex才能看到，也就是对应的System Volume Information文件夹。

5.3 根目录区分析

注意，根目录区只有 FAT12 / FAT16 系统上存在，在FAT32系统上不存在此区域。

根目录区用来记录根目录下的文件内容，根据 4.3 章节计算可知，根目录区起始地址为：==0x3C000==，大小为==0x4000==，数据内容如下：

以下是对数据字段进行分析后的内容，如下图所示：

格式化之后，默认会生成一个System Volume Infomation的系统文件夹，同时此文件夹是根目录下唯一的一个文件，因此在根目录的数据如上图所示。

此文件夹为目录属性，是隐藏的系统目录
长文件名为System Volume Information，短文件名为SYSTEM~1
==此目录指向存放的数据在2号簇（对应数据区第一个簇），文件大小字段，由于此文件为目录属性，此字段无意义，因此强制为0==
至此，根目录区分析完了，同时根目录区的 System Volume Information文件指向数据区第一个簇（2号簇），接下来我们便进入数据区进行分析。

5.4 数据区分析

根据 4.3 章节计算可知，数据区起始地址为：0x40000，大小为242176 * 512 = 0x764 0000，数据内容如下：

对应数据字段分析如下：

System Volume Information 目录下存在两个文件，分别是IndexerVolumeGuid 和 WPSettings.dat。根据上述分析可知：

IndexerVolumeGuid文件的数据存放在 FAT[3]，3号簇上，即数据区的第3个簇（数据区的第1个簇为2号簇）；
WPSettings.dat 文件的数据存放在 FAT[4]，4号簇上，即数据区的第2个簇（数据区的第1个簇为2号簇）；
首先，我们跳转到4号簇上查看IndexerVolumeGuid的数据，对应地址计算方式为：
FirstSectorofCluster = DataStartSector + (N - 2) BPB_SecPerClus = 512 + (4 - 2) 4
= 520;

对应地址为： FirstSectorofCluster BPB_BytsPerSec = 520 512 = 0x0004 1000

接着跳转到3号簇上查看WPSettings.dat的数据，对应地址计算方式为：
FirstSectorofCluster = DataStartSector + (N - 2) BPB_SecPerClus = 512 + (3 - 2) 4
= 516;

对应地址为： FirstSectorofCluster BPB_BytsPerSec = 520 512 = 0x0004 0800

5.5 新增文件测试

在根目录下新增 test 目录，使用winhex更新磁盘数据，观察各数据区变化
保留区无变化

FAT区变化如下：

根目录区变化如下：

6.总结

以上便是关于FAT文件系统的全部分析了，通过上述分析，外加新增文件辅助理解，对于文件在FAT文件系统下如何管理、存储，相信已经有了非常深入的了解。

FAT文件系统分为四个区：

保留区最重要的是里面包含引导扇区，引导扇区内存放着BIOS参数信息，通过此参数可以知道FAT文件系统的flash布局，以及flash大小，fat块大小、簇大小等关键信息；
FAT区，记录了文件所占用簇的情况，以及对于文件大小大于一个簇的文件，在FAT区内形成簇链，记录文件由哪几个簇组成
根目录区，只有FAT12/16系统所有，记录了根目录下的文件/目录条目信息
数据区，记录数据分为两个部分，第一部分为目录信息，除根目录外，每个文件夹需要占据一个及以上的簇描述对应目录下的文件情况；第二部分为具体文件数据。两部分数据通过短文件名SFN字段进行关联！