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对USB存储设备的读写需要对存储体的格式有一定了解。当前USB存储体多数为FAT16和FAT32格式,还有极少数的使用FAT12格式。FAT16多见于优盘,而FAT32多见于移动硬盘。这里简价介绍优盘普遍采用的一种文件格式:FAT16。对于只有一个分区FAT16格式的优盘,它的结构依次是主引导区(BOOTSECTOR)、隐藏扇区、逻辑盘引导区(BOOTSECTOR)、FAT区、根目录区、数据区。
主引导区由MBR(MasterBootRecord),DPT(DiskPartitionTable)和BootRecordID三部组成。MBR又称作主引导记录区,存放系统主引导程序;DPT即主分区表,记录了磁盘的基本分区信息;BootRecordID为引导区标志。逻辑分区的BootSECTOR由已跳转指令、硬盘分区类型的文本字符名、分区参数块、扩展的分区参数块和启动指令块组成。FAT(FileAllocationTable,文件分配表)、记录簇的使用情况。根据目录区中存放目录项,每个目录项为32个字节,记录一个文件或目录的信息(长文件名例外)。数据区记录了文件和目录数据区,位于目录项所占的最后一个扇区之后,最真正存放文件数据或是子目录的位置。
文件的读写实际上是USBBULK-ONLYProtocol(USB批量传输协议)和文件系统协议的具体实现,下面以文件系统为FAT16的设备为例,讲述如何读取一个位于根目录下名为“read.txt”的文件和在该目录下写入一个名为“write.txt”的文件。
读取和写入数据之前,需要了解的该存储设备的全部信息。包括扇区大小,FAT表长度,簇的大小等。该部分信息可以通过读取主引导区和逻辑引导区获得。
读取文件的时候,大致按如下顺序,读根目录→读FAT1→读数据区,具体步骤如下。首先找到文件名所在的位置,根目录下的文件和目录均在根目录区,每一个目录或文件项占用32个字节,每次读取一个扇区,比较数据,没有则继续读下一个扇区,直到找到该文件。在这32个字节中,第26~27字节表征了文件开始簇号,28~31字节表征了文件大小。根据开始簇号,搜索FAT区,找到文件簇链,依次读取对应簇,即可完整的得到文件数据。
写“write.txt”稍有不同,大致可以按这样的顺序号,写FAT1→写FAT2→写根目录区→写数据区。具体来说,先读取FAT区,搜索可用簇,标记为文件开始簇号,继续搜索,找到下一可用簇,并在上一可用簇标示(0000)处写入该簇号,依次下去,直至写完簇链,并将最后一个簇标志为文件的结束簇。这里需要注意的是:FAT区有两份,是同样的内容,写完了FAT1,将FAT2相应位置写入同样的数据。下一步就是写文件名,在根目标区搜索可用的根目录项,将文件名、时间、起始扇区、文件大小等写入该目录项。这时优盘上已经有了一个名为“write.txt”的文件,但是文件的内部还未写入,下一步根据文件开始簇号,将文件的内容写入簇链中对应的簇。至此,整个文件的写入就大功告成。
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