FAT32文件系统的WinHex解说示例(曹大平)

FAT32文件系统的WinHex解说示例1、WinHex获取与安装在百度上键入“WinHex”，搜索到“winhex最新官方版下载_百度软件中心”，下载后安装。运行winhex。2、WinHex使用与主引导记录（MBR）及分区表（DPT）将SD卡插入读卡器，再插入PC机的USB口，格式化为FAT32、4096字节；在桌面上建立.txt文件，用英文充满10kB以上。在winhex界面菜单上选择“Tools/OpenDisk”获得如下界面。如果选择“PhysicalMedia”下的“RM1GenericMass-Storage(954MB,USB)”，获得SD卡的物理介质存储区的0扇区的情况。该扇区的00H～1BDH共446个字节为MBR（MainBootRecord），与硬盘不同，该区域对SD卡没有意义（【1】SD结构），故，全为0；另外的64个字节（1BEH--1FDH）为DPT(DiskPartitionTable硬盘分区表)（【2】p6），分区表信息的部分放大如下图：按照本文件夹中【2】p4的说明，上述数据是按照CHS（柱面、磁头、扇区）方式进行寻址的，由于是SD卡，没有磁头等实物对应，故，从000001B0EH至000001C5H相当于00H～0BH没有解释的意义；上图中000001C6H～000001C9H通过“小端模式”（【2】p5）逆序后的数据为00000001，表示LBA（LogicBlockAddress逻辑块地址，又称为“线性寻址模式”）的起始扇区为1（注意：【2】p7中是51）；000001CAH～000001CDH通过“小端模式”逆序后的数据为001DCFFF，表示LBA寻址的扇区总数为001DCFFFH=1953791，比上图左下角的数据1953792少1,即，逻辑扇区数比物理扇区数少1。3、SD卡的FAT32系统的逻辑扇区意义解说可在上面的界面中继续解释，但也可以再通过“Tools/OpenDisk”打开“Removablemedium（E:，954MB），RM1”得到逻辑扇区，下面基于该界面进行解释。该逻辑扇区依次为Bootsector、FSINFO、备份引导扇区、Reservedsector其余部分、FAT1、FAT2、Rootdirectory、DATA、Freespace、“.”目录区、Freespace、Volumeslack（松弛区域），依次解说如下。3.1Bootsector在界面上的MAP区（或存储单元数据显示区）右边是其ASCⅡ码显示区，该区域的左上角有一图标“/”，打开该图标选择“Bootsector”即可得到界面如下图所示。虽然这里的图标“/”之下的条目是“Bootsector”，但根据与硬盘的对应，这里的“Bootsector”与硬盘的DBR（DOSBootRecord操作系统引导记录区）相对应，可能是因为格式化是在Windows下进行的，而不是在DOS下进行的，所以不宜叫做DBR，而使用“Bootsector”替代DBR，但内容相似。逻辑扇区分布如下图。从上图可知，右边的条目有ClusterNo.：n/a（NotAvailable/Notapplicable;不可用/不适用），该条目下面是Bootsector引导扇区；还有LogicalsectorNo.:0;PhysicalsectorNo.：1。说明Bootsector的起始逻辑扇区是1。硬盘的DBR包括“Bootsector”及BPB（BIOSParameterBlock）两部分，这里的“Bootsector”也包括这两部分，其相关参数分别用BS_及BPB_标记，与这两个标记对应的上图的MAP部分截图如下：根据【3】，上图中部分字节的意义、偏移地址及由此而定义的变量结构如下：structFAT32_DBR{unsignedcharBS_jmpBoot[3];//跳转指令offset:0unsignedcharBS_OEMName[8];//操作系统版本名offset:3unsignedcharBPB_BytesPerSec[2];//每扇区字节数offset:11unsignedcharBPB_SecPerClus[1];//每簇扇区数offset:13unsignedcharBPB_RsvdSecCnt[2];//保留扇区数目offset:14unsignedcharBPB_NumFATs[1];//FAT表数offset:16unsignedcharBPB_HiddSec[4];//FAT区前隐扇区数offset:28unsignedcharBPB_TotSec32[4];//该卷总扇区数offset:32unsignedcharBPB_FATSz32[4];//每FAT表扇区数offset:36unsignedcharBPB_RootClus[4];//根目录簇号offset:44unsignedcharFSInfo[2];//FSINFO扇区数offset:48unsignedcharBPB_BkBootSec[2];//通常为6offset:50};对照图与变量逐一解说如下（数据做逆序）：BS_jmpBoot[3]=EB5890H逆序：跳转指令的3字节机器码，与引导程序的执行有关；BS_OEMName[8]=904D53444F53352E逆序=MSDOS5.0操作系统版本名；BPB_BytesPerSec[2]=0200H=512：每扇区字节数；BPB_SecPerClus[1]=08H=8：每簇扇区数BPB_RsvdSecCnt[2]=1126H=4390：保留扇区数目BPB_NumFATs[1]=02H=2：FAT表数下一变量跳至offset:28BPB_HiddSec[4]=00000001H=1：FAT区前隐扇区数BPB_TotSec32[4]=001DCFFF=1953791：总扇区数BPB_FATSz32[4]=0000076DH=1901：每FAT表扇区数BPB_RootClus[4]=00000002H=2：根目录簇号FSInfo[2]=0001H=1：FSINFO扇区数BPB_BkBootSec[2]=0006H=6：备份引导扇区号3.2FSINFO扇区根据【2】p13，FAT32在保留区中增加了一个FSINFO扇区，用以记录文件系统中空闲簇的数量以及下一可用簇的簇号等信息，以供操作系统作为参考。紧接bootsector是FSINFO扇区，扇区号为1。查看该扇区的1EC~1EF单元的值为0000000BH，即下一可用族号为11，与DATA区查看的结果吻合。3.3备份引导扇区根据BPB_BkBootSec[2]=6，查看第6号扇区，已核实。后续为保留扇区，直到FAT1。3.4FAT1FAT2扇区仍通过左上角的图标“/”，打开“FAT1”，得到界面的放大图如下图所示。根据【3】p8，上表中，前8个字节“F8FFFF0FFFFFFFFF”为FAT32的FAT表头标记，用以表示此处是FAT表的开始。后面的数据每四个字节为一个簇项（从第2簇开始），用以标记此簇的下一个簇号。紧接的FFFFFF0F应该是表示根目录所表示的文件在第2号族结束。在FAT32中，根目录、目录等均视为文件。FFFFFF0F表示文件的结束，FFFFFFF7表示坏族（【3】p8）。第3族开始是DATA。从上图可以看出，本例文件在第9族结束。查看第10族，是SystemVolumeInformation的数据，该数据只有1族。从上图可以看到SystemVolumeInformation的起始扇区的8256。FAT2是FAT1的备份。3.5Rootdirectory仍通过左上角的图标“/”，打开“FAT1”，得到界面的放大图如下图所示。根据BPB_RootClus[4]=2，根目录簇号为2。从上图可以看到Rootdirectory的起始扇区的8192。根据【3】p9～10，每个文件的相关信息在根目录中占32字节。很明显，上图中400000～400010H两行为卷标或根目录文件信息，所具有的数据长度为0。400020～400030H两行为文件AAS.txt的相关信息，20～21即400034～400035H=0000H为文件起始簇号的高16位；26～27即40003A～40003BH=0003H为文件起始簇号的低16位，合起来可知，文件起始簇号为3；28～31即40003C～40003FH=000064CEH=25806Bytes为文件长度。3.6“.”目录扇区根目录之后是DATA、之后是Freesector、再之后是“.”目录扇区。仍通过左上角的图标“/”，打开“Searchdirectory（down）”，得到界面的放大图如下图所示。应该是表示根目录的意义。与同样位于第10族的SystemVolumeInformation的意义重叠，可以看做一回事。3.7Volumeslack（松弛扇区）仍通过左上角的图标“/”，打开“Volumeslack”，得到界面的放大图如下图所示。从上图可以看到，Volumeslack的起始LogicalsectorNo.为1,953,784，结束与1,953,790。应该具有备用的意义。通过上面的信息即可对文件进行定位，读出与写入。参考资料【1】SD卡中FAT32文件格式快速入门（图文详细介绍）（在百度下搜索“SD卡FAT32”，未下载的网站资料）【2】FAT32文件系统详解.pdf【3】FAT32简单教材.pdf