Коротко о структуре карточки:

Block=Sector

Диск имеет плоскую структуру т.е. доступ от 0-я до N байта,
но читается блоками по 512 байт.
Для чтения с карточки адрес задается не в блоках, а в байтах.
Можно указать адрес, например 4-е, но карточка выдаст ошибку и чтения не будет.
Адрес должен быть кратен 512 (0,512,1024...block0,block1,block2), после
чтения 512 байт нужно еще прочитать 2-а байт - это CRC (контрольная сумма).

Разметка карточки:

MBR (Master Boot Record) занимает 1 блок.
В MBR описывается 4-е логических диска (Partirion), в каждом логическом диске
Может также находится MBR и разбивать его, например: еще на 2-а диска.
Карточки обычно разбиты на один логический.
В MBR описывается тип файловой системы, смещение диска, размер диска и тд.

Самое главное, разметка FAT:

BPB (BIOS Parameter Block или Boot block) занимает 1 блок
RS (Reserved Sectros) может занимать несколько блоков
FAT таблица FAT здесь хранятся номера кластеров, может быть
несколько FAT таблиц друг за другом, обычно 2-е и зеркальные.
ROOT здесь записи корневой директории, файлы, папки и т.д.
DATA тута сами данные файлов, папок

В FAT16 размер номера кластера составляет 2-а байта, значит адресация
в FAT таблицы будет такова:
возьмем относительно с 0-я, адрес - кластер
0 - 0
2 - 1
4 - 2
6 - 3
и тд.

Данные размечаются на кластеры, кластер это как блок определенного размер
(размер описан в BPB).
Данные размечаются со 2-ого кластера, также возьмем относительно 0-я:
кластер - адрес блока данных (пускай кластер равен 2048)
2 - 0
3 - 2048
4 - 4096
5 - 6144
и тд.

Для чтения файла, нужно узнать первый кластер из записи в ROOT.
В FAT таблице по этому номеру будет следующий кластер этого файла и тд.
Пока не встретится 0xffff - это последний кластер.
Если первый кластер равен 0-ю, значит файл не содержит данных.
Директории - это те же файлы содержащие записи.

Файлы к статье для PROTEUS, CVAVR и также образ диска и документация FAT
Доступно только для пользователей

Исходники с комментариями, все вопросы на форум.