nasm&c++ 读取FAT12文件系统

FAT12文件系统

基本结构

FAT文件系统把存储介质看成一位的数组，基本单位是簇。
一个簇包含一个扇区，大小为512B
存储介质划分为3个区域：boot，FAT，directory and data area

引导扇区BOOT

BS_jmpBOOT	0	3	一个短跳转指令	jmp short LABEL_STARTnop
BS_OEMName	3	8	厂商名	‘ZGH’
BPB_BytesPerSec	11	2	每扇区字节数（Bytes/Sector）	0x200
BPB_SecPerClus	13	1	每簇扇区数（Sector/Cluster）	0x1
BPB_ResvdSecCnt	14	2	Boot记录占用多少扇区	ox1
BPB_NumFATs	16	1	共有多少FAT表	0x2
BPB_RootEntCnt	17	2	根目录区文件最大数	0xE0
BPB_TotSec16	19	2	扇区总数	0xB40
BPB_Media	21	1	介质描述符	0xF0
BPB_FATSz16	22	2	每个FAT表所占扇区数	0x9
BPB_SecPerTrk	24	2	每磁道扇区数（Sector/track）	0x12
BPB_NumHeads	26	2	磁头数（面数）	0x2
BPB_HiddSec	28	4	隐藏扇区数	0
BPB_TotSec32	32	4	如果BPB_TotSec16=0,则由这里给出扇区数	0
BS_DrvNum	36	1	INT 13H的驱动器号	0
BS_Reserved1	37	1	保留，未使用	0
BS_BootSig	38	1	扩展引导标记(29h)	0x29
BS_VolID	39	4	卷序列号	0
BS_VolLab	43	11	卷标	‘ZGH’
BS_FileSysType	54	8	文件系统类型	‘FAT12’
引导代码及其他内容	62	448	引导代码及其他数据	引导代码（剩余空间用0填充）
结束标志0xAA55	510	2	第510字节为0x55，第511字节为0xAA	0xAA55

FAT-File Allocation Table

FAT1和FAT2互为备份。
每12位成为一个FAT项(FATEntry)，代表一个簇。所以2个FAT项会占用3个字节
数据区起始于簇2,why?

-在1.44M软盘上，FAT前三个字节的值是固定的0xF0、0xFF、0xFF，用于表示这是一个应用在1.44M软盘上的FAT12文件系统。本来序号为0和1的FAT表项应该对应于簇0和簇1，但是由于这两个表项被设置成了固定值，簇0和簇1就没有存在的意义.
FAT项的值代表文件的下一个簇号
- 值为0xFF7，表示坏簇
- 值大于或等于0xFF8，表示当前簇是本文件的最后一个簇

根目录区

根目录区由目录项组成，一个目录项占32个字节。

g++与nasm混合编程

环境ubuntu64，安装g++,nasm
my_print.asm负责输出，1.cpp为主文件

1.cpp中首先声明函数

1	extern "C" void my_print(char *, int, int);

my_print.asm定义函数，注意用global my_print声明函数名。

命令

1
2
3

$ nasm -f elf32 my_print.asm
$ g++ -o fat -m32 1.cpp my_print.o
$ ./fat

如何读取FAT12文件？

Steps

读取Boot，得到必要的参数：
- BPB_BytsPerSec 每扇区字节数
- BPB_SecPerClus 每簇扇区数
- BPB_RsvdSecCnt Boot记录占用的扇区数
- BPB_NumFATs FAT表个数
- BPB_RootEntCnt 根目录最大文件数
- BPB_TotSec16 FAT扇区数，如果该值为0，则BPB_FATSz32为FAT扇区数
- BPB_HiddSec
计算每簇的字节数，每个区域的初始位置的偏移量。
- 每簇字节数=每簇扇区数*每扇区字节数。
- fatBase=Boot记录占用的扇区数*每扇区字节数
- fileRootBase=（Boot记录占用的扇区数+FAT表个数* FAT扇区数）*每扇区字节数
- dataBase=（Boot记录占用的扇区数+FAT表个数* FAT扇区数+（根目录最大文件数* 32+每扇区字节数-1）/每扇区字节数）*每扇区字节数。
数据区的偏移量又乘又除是不是吃饱了撑的0.0？可不可以等于fileRootBase+根目录最大文件数*32？不阔以！

dataBase初始位置=FileRootBase最后一个簇的结束位置。如果根目录没有填满最后一个簇，数据区也是从下一个簇开始的，而不是默认于最后一个根目录的结束位置开始。

用 （根目录最大文件数 32+每扇区字节数-1）/每扇区字节数* 可以得到根目录区占用的真正扇区数。
广搜遍历Fat12文件系统
- 首先读取根目录区
- 判断文件属性
  - 目录项的属性记录了该项是文件夹or文件
  - 用DIR_Attr&0x10判断，结果为0是文件，否则为文件夹。
- 处理文件夹
  - 得到下一层目录的数据区初始位置，首先需要FAT号。文件夹的目录项中DIR_FstClus记录了文件夹FAT号(num)，其内容即为所需FAT号。
    - FAT项大小为12位。
    - 从fatBase + num * 3 / 2读取2个字节（16位）。结合存储的小尾顺序和FAT项结构可以得到。num为偶去掉高4位,num为奇去掉低4位。
    - (num & 1) ? (bytes >> 4) : (bytes & ((1 << 12) - 1))为下一个FAT号
  - 用FAT号计算在数据区中的位置。
    - startByte = dataBase + (fat号- 2) ***** BytsPerClus;
- 处理普通文件
  - 如果文件在数据区中需要多个簇，那么用上面的办法读取数据。
- 广搜遍历
  - 分层遍历
  - 每一层的文件夹放进队列。
  - 队列为空则停止