智能手機RS-MMC存儲卡數據恢復研究

陶 榮，饒佳藝，嚴麗娜，楊森斌

（1．西安通信學院 陜西 西安 710106；2．西北大學 陜西 西安 710069）

隨著信息化時代的到來，智能手機在人們的工作和學習中占據著越來越重要的地位。同時，由于其功能的不斷增加，所需的數據存儲量也越來越大。當手機本身的存儲空間不能滿足需求時，就需要安裝數據存儲卡。目前，常用的手機存儲卡主要有RS-MMC卡、Micro SD卡、Mini SD卡和MS卡等類型。然而，在使用智能手機的過程中，由于各種主觀或客觀的原因，經常會發生重要數據丟失和損壞的情況，給用戶造成嚴重的后果。因此，探究智能手機存儲卡數據恢復方法，不僅可以替用戶挽回損失，還可用于手機取證等特殊場合[1-2]。筆者以智能手機RS-MMC存儲卡為例，在分析其數據存儲結構與原理的基礎上，針對常見數據損壞原因，研究了數據恢復的具體方法。

圖1 RS-MMC卡物理結構Fig．1 Physical structure of the RS-MMC card

1 RS-MMC卡數據存儲原理

RS-MMC卡 （RS-Multi Media Card）由多媒體卡協會（MMCA）于2002年底推出，其外形尺寸僅為標準MMC卡的一半，卻具有MMC卡所有的優勢和性能特征，且更加省電。RS-MMC卡是一種基于NAND型Flash Memory的存儲卡，包含內部控制器和存儲模塊兩個基本部分[3]，物理結構如圖1所示。

其中，存儲模塊用來存儲數據，控制器用來實現與智能手機的接口及控制數據在存儲模塊中的傳輸。

存儲模塊的核心部件是一個浮置柵場效應管，通過在浮置柵上放置電子和沒有電子兩種狀態來區分0、1。由于浮柵中電子的變化，存貯單元的閾值電壓也會隨之而改變，向浮柵中注入電子時，域值電壓升高，定義為“1”；將浮柵中的電子拉出，加正常電壓導通，定義為“0”。

由于浮置柵場的這一特性，RS-MMC卡在數據存儲時需先把二進制數字信號轉為復合二進制數字信號送到物理層接口 （MMCPHY）；然后通過芯片處理，信號被分配給RSMMC存儲芯片的相應地址，以二進制方式存儲。RS-MMC卡的數據寫入是以塊為單位的，一塊為512字節，所以當RAM中存放了512字節數據時，控制器便將其一次性寫入卡中。

2 RS-MMC卡數據損壞原因

在日常的使用過程中，由于各種原因經常會引起RS-MMC卡數據的損壞，究其原因，可分為物理損壞和邏輯損壞兩大類。

2.1 物理損壞

物理損壞（Physical Damage）主要是由于硬件發生故障、受損而造成的[4-5]，具體表現形式及損壞原因如表1所示。

表1 RS-MMC卡數據物理損壞形式及原因Tab.1 Formats and reasons of physical damage in RS-MMC card

物理損壞如不及時排除，會造成極大損失，但表現形式比較明顯，相對容易發現。

2.2 邏輯損壞

邏輯損壞（Logical Damage）主要是由于軟件受損而造成的[4-5]，主要原因有以下幾種：

1）惡意破壞：比較典型的例子就是各種病毒對數據的損害，造成數據丟失。

2）誤刪除、誤格式化，將文件的首字節改為E5H。

3）系統故障：造成數據無法找到，手機不能識別RSMMC卡。

RS-MMC卡受到邏輯損壞后，從整體看數據之間的關系是錯誤的，但是數據仍可以部分使用。此外，邏輯損壞不易被發現，當發現數據有錯誤時可能已經無法挽回了。

3 RS-MMC卡數據恢復方法

3.1 物理損壞的修復及避免方法

物理損壞后的數據恢復需要由專業的硬件維修機構對存儲卡進行芯片級的維修，不僅費用昂貴而且容易造成電路燒毀。因此，在使用智能手機存儲卡時應注意以下幾點，以避免發生物理損壞。

1）避免熱插拔存儲卡。若在開機狀態插入新的存儲卡，由于智能手機沒有對存儲卡進行初始化，可能造成無法正常識別；對于不支持熱插拔的智能手機，熱插拔操作還可能損壞手機和存儲卡。

2）在讀/寫存儲卡數據時，不要拔出存儲卡。有些RSMMC卡在系統拷貝進度條消失后仍處于工作狀態，應等待讀寫狀態燈熄滅后再拔下讀卡器或存儲卡。

3）將文件拷貝至相應的存儲目錄。例如，將音樂拷貝到智能手機自動生成的AUDIO或MP3文件夾內。

4）在智能手機電池電量不足時，盡量少讀寫存儲卡。

5）不對RS-MMC卡進行碎片整理，以免影響使用壽命。

3.2 邏輯損壞的數據恢復方法

對于邏輯損壞引起的數據丟失和損壞，可以通過軟件處理方法進行數據恢復，具體流程如圖2所示。

圖2 數據恢復流程圖Fig．2 Flow chart of the data recovery

在進行數據恢復前判斷數據是否被覆蓋。如果被覆蓋則很難將數據恢復；如果沒有被覆蓋，則尋找主文件表中數據的存放位置，利用相關軟件掃描數據，找到存在的數據殘段并進行數據修復并備份修復好的數據。

下面，結合USBOOT軟件[6]，具體介紹如何對RS-MMC存儲卡的數據進行恢復。主要分為兩步：

第一步：利用USBOOT拷貝RS-MMC存儲卡的數據到一個IMG鏡像文件。

運行USBOOT，然后插入裝有RS-MMC卡的讀卡器，USBOOT會發現新插入的RS-MMC存儲卡。選中該盤符，點擊“點擊此處選擇工作模式”，彈出一個菜單。選擇“備份到文件”的菜單項后點擊“開始”按鈕。這時，USBOOT就會彈出一個“備份U盤為文件”的對話框，輸入一個名字后點擊保存。

第二步：使用WINHEX恢復數據。

啟動WINHEX，打開鏡像后的文件。選擇“Tools/Disk Tools”菜單，使用“File Recovery By Type…”的功能菜單，在彈出的窗口中選擇以下幾種方式，對RS-MMC存儲卡數據進行恢復操作：

1） “Select file Type（s）：”是將要恢復的文件類型，如果要恢復的文件類型是WORD，那么就選擇“Msoffice”文件類型；如果要添加沒有在列表中的文件類型，可以選擇“Customize”文件類型；

2） “Output folder：”是存放恢復后的文件，默認路徑為“C：Recovery Disk U”，也自行設置文件路徑；

3） “Create subfolder for each file type”是為每一種文件類型建立一個子目錄，默認選中該功能；

4） “Search at sector boundaries”是選擇搜索模式，如果RS-MMC存儲卡的容量不是很大，可以選擇這個模式；如果RS-MMC存儲卡容量很大，可以選擇 “Search at cluster boundaries，if possible”模式，如果想更精確，可以選擇“Extensive byte-level search”字節搜索模式，這個模式的速度慢些。

5） “Respect individual default size in file type definitions”是按照文件類型的定義缺省的文件大小，默認選中這個功能。

6）最后，點擊“OK”，等待文件恢復。至此，數據修復并備份已完成，退出該應用程序。

4 結 論

為測試本文方法的數據恢復效果，首先對RS-MMC存儲卡中的短信、圖片、視頻等不同數據類型的文件進行刪除操作，隨后再依據圖2所示流程，利用USBOOT軟件進行數據恢復。分析發現，該方法恢復了所有刪除的文件，而且內容恢復的準確率高達96%。

文中分析了RS-MMC存儲卡的物理結構和數據存儲原理，重點針對引起數據丟失的邏輯損壞，研究了數據恢復流程，提出了利用USBOOT軟件進行數據恢復的方法。在實際操作中，為進一步提高內容恢復的準確率，還可以嘗試不同的數據恢復軟件。

[1]Logicube．CellXtract[EB/OL]． [2012-03-01]．http：//www．logicube．com/shop/cellxtract/．

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Chipsbrand Technology （Shenzhen） Co．， Ltd．Control chip CBM3082 of SD/MMC card[J]．China Integrated Circuit，2009（4）：35-40．

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LI Zhi-qiang．Common types and recovery methods of hard disk data corruption[J]．Silicon Valley，2011（23）：124．

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DU Jiang，JIA Chang-hai．The study and development of the data recovery based on Thumbs．db[J]．Electronic Design Engineering，2011（17）：10-12．

[6]FOROO軟件工作室．USBOOT使用手冊[EB/OL]．[2012-04-11]．http：//wenku．baidu．com/view/6464a700a6c30c2259019e7d．html．