STM32入门学习笔记之文件系统FatFs的移植1

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21.1 文件系统概述

21.1.1 简介

FATFS是一个完全免费开源的FAT文件系统模块,专门为小型的嵌入式系统而设计。它完全用标准C语言编写,所以具有良好的硬件平台独立性,甚至可以移植到8位的单片机上而只需做简单的修改。它支持FAT12、FAT16和FAT32,支持多个存储媒介;有独立的缓冲区,可以对多个文件进行读/写,并特别对8位单片机和16位单片机做了优化。

FATFS的特点有:

(1)Windows兼容的FAT文件系统(支持FAT12/FAT16/FAT32)

(2)与平台无关,移植简单

(3)代码量少、效率高

(4)多种配置选项

(5)支持多卷(物理驱动器或分区,最多10个卷)

(6)多个ANSI/OEM代码页包括DBCS

(7)支持长文件名、ANSI/OEM或Unicode

(8)支持RTOS

(9)支持多种扇区大小

(10)只读、最小化的API和I/O缓冲区等

FATFS的这些特点,加上免费、开源的原则,使得FATFS应用非常广泛。FATFS模块的层次结构如下图所示。

FATFS

最顶层是应用层,使用者无需理会FATFS的内部结构和复杂的FAT协议,只需要调用FATFS模块提供给用户的一系列应用接口函数,如f_open,f_read,f_write和f_close等,就可以像在PC上读写文件那样简单。

中间层FATFS模块,实现了FAT文件读写协议。FATFS模块提供的是ff.c和ff.h。除非有必要,使用者一般不用修改,使用时将头文件直接包含进去即可。

需要我们编写移植代码的是FATFS模块提供的底层接口,它包括存储媒介读写接口和供给文件创建修改时间的实时时钟。FATFS的源代码用户可以通过官网:http://elm-chan.org/fsw/ff/00index_e.html下载到。目前最新的版本是R0.14,这里我们采用最新版本的FATFS为例来讲解如何将文件系统移植到STM32中。

源代码下载之后,进行解压可以发现里面一共有两个文件夹,doc和src,其中doc是对文件系统的描述,源码都在src里面,其中,与平台无关的是:

ffconf.h FATFS模块配置文件

ff.h FATFS和应用模块公用的包含文件

ff.c FATFS模块

diskio.h FATFS和diskI/O模块公用的包含文件

interger.h 数据类型定义

option 可选的外部功能(比如支持中文等)

与平台相关的代码是:

diskio.c FATFS和diskI/O模块接口层文件

FATFS模块在移植的时候,我们一般只需要修改2个文件,即ffconf.h和diskio.c。FATFS模块的所有配置项都是存放在ffconf.h里面,我们可以通过配置里面的一些选项,来满足自己的需求。接下来我们介绍几个重要的配置选项。

21.1.2 文件系统配置

(1)_FS_TINY:这个选项在R0.07版本中开始出现,之前的版本都是以独立的C文件出现(FATFS和TinyFATFS),有了这个选项之后,两者整合在一起了,使用起来更方便。我们使用FATFS,所以把这个选项定义为0即可

(2)_FS_READONLY:这个用来配置是不是只读,本章我们需要读写都用,所以这里设置为0即可

(3)_USE_STRFUNC:这个用来设置是否支持字符串类操作,比如f_putc,f_puts等,我们需要用到,故设置这里为1

(4)_USE_MKFS:这个用来定时是否使能格式化,本章需要用到,所以设置这里为1

(5)_USE_FASTSEEK:这个用来使能快速定位,我们设置为1,使能快速定位

(6)_USE_LABEL:这个用来设置是否支持磁盘盘符读取与设置。设置为1,使能,就可以通过相关函数读取或者设置磁盘的名字了

(7)_CODE_PAGE:这个用于设置语言类型,包括很多选项,我们这里设置为936,即简体中文(GBK码,需要c936.c文件支持,该文件在option文件夹)

(8)_USE_LFN:该选项用于设置是否支持长文件名,取值范围为03。0,表示不支持长文件名,13是支持长文件名,但是存储地方不一样,这里使用3,通过ff_memalloc函数来动态分配长文件名的存储区域

(9)_VOLUMES:用于设置FATFS支持的逻辑设备数目,我们设置为2,即支持2个设备

(10)_MAX_SS:扇区缓冲的最大值,一般设置为512

21.1.3 接口移植

(1)磁盘初始化

函数名称 disk_initialize
函数原型 DSTATUS disk_initialize (BYTE pdrv)
功能描述 初始化磁盘驱动器
函数参数 pdrv:指定要初始化的逻辑驱动器编号,即盘符,取值范围0~9
返回值 返回一个磁盘状态作为结果
所在文件 diskio.c
备注 该函数用于初始化一个逻辑驱动器为读写数据做准备

(2)检查磁盘状态

函数名称 disk_status
函数原型 DSTATUS disk_ status (BYTE pdrv)
功能描述 查询磁盘驱动器状态
函数参数 pdrv:指定要初始化的逻辑驱动器编号,即盘符,取值范围0~9
返回值 返回下面标志的组合STA_NOINIT:表明磁盘没有初始化STA_NODISK:表示驱动器中没有设备STA_PROTECTED:表示设备被写保护
所在文件 diskio.c

(3)磁盘读数据

函数名称 disk_read
函数原型 DRESULT disk_read (BYTE pdrv, BYTE* buff, LBA_t sector, UINT count)
功能描述 从磁盘中读取数据
函数参数 pdrv:指定要初始化的逻辑驱动器编号,即盘符,取值范围09*buff:指向存储读取数据字节数组的指针sector:指定开始扇区的逻辑块上的地址count:指定要读取的扇区数,取值范围1128
返回值 RES_OK:成功RES_ERROR:读操作期间产生了错误且无法恢复RES_PARERR:非法参数RES_NOTRDY:磁盘驱动器没有初始化
所在文件 diskio.c

(4)磁盘写数据

函数名称 disk_write
函数原型 DRESULT disk_write(BYTE pdrv, BYTE* buff, LBA_t sector, UINT count)
功能描述 从磁盘中写入数据
函数参数 pdrv:指定要初始化的逻辑驱动器编号,即盘符,取值范围09*buff:指向存储读取数据字节数组的指针sector:指定开始扇区的逻辑块上的地址count:指定要读取的扇区数,取值范围1128
返回值 RES_OK:成功RES_ERROR:读操作期间产生了错误且无法恢复RES_WRPRT:媒体被写保护RES_PARERR:非法参数RES_NOTRDY:磁盘驱动器没有初始化
所在文件 diskio.c

(5)磁盘杂项功能

函数名称 disk_ioctl
函数原型 DRESULT disk_ioctl (BYTE pdrv, BYTE cmd, void* buff)
功能描述 从磁盘中写入数据
函数参数 pdrv:指定要初始化的逻辑驱动器编号,即盘符,取值范围0~9cmd:命令代码*buff:指向参数缓冲区指针
返回值 RES_OK:成功RES_ERROR:读操作期间产生了错误且无法恢复RES_WRPRT:媒体被写保护RES_PARERR:非法参数RES_NOTRDY:磁盘驱动器没有初始化
所在文件 diskio.c

21.2 FATFS代码移植

21.2.1 diskio.c文件修改

(1)修改宏定义如下图所示。

FATFS

将14,15行代码修改为

#define SD_CARD //SD卡,卷标为0

#define EX_FLASH //外部flash,卷标为1

(2)修改disk_status函数如下所示。

DSTATUS disk_status( BYTE pdrv )

{

return RES_OK;

}

(3)修改disk_initialize函数如下所示。

DSTATUS disk_initialize( BYTE pdrv )

{

int res ;

   switch( pdrv )

   {

          case SD_CARD     :      res = SD_Init() ;     break;      //初始化SD卡

          case EX_FLASH     :      W25QXX_Init();      break;//初始化外部FLASH

          case DEV_USB       :      break;

   }

   if( res )

          return STA_NOINIT ;

   else

          return 0 ;

}

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