（46）STM32——FATFS文件系统实验

news2025/1/12 5:51:41

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学习目标

运行结果

文件系统

常用系统

FATFS

特点

结构图

移植步骤

disk_initialize

disk_status

 disk_read

 disk_write

disk_ioctl

get_fattime

代码

总结 

学习目标

        我们要来介绍的是FATFS文件系统，这是一个为嵌入式设计的文件系统，甚至8051系列也可以使用，好了，我们开始介绍吧！

运行结果

 

文件系统

        负责管理和存储文件信息的软件机构称为文件管理系统，简称文件系统。即在磁盘上组织文件的方法。

常用系统

  • FAT/FATFS
  • NTFS：基于安全性的文件系统，是Windows NT所采用的独特的文件系统结构。
  • CDFS：CDFS是大部分的光盘的文件系统。
  • exFAT

FATFS

        FATFS文件系统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。完全用标准的C语言编写，所以具有良好的硬件平台独立性。可以移植到8051、PIC、AVR、SH、Z80、H8、ARM等系列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。并且FATFS是可裁剪的文件系统，所以可以适配一些内存小的MCU，只需要删掉一些功能即可。

特点

  • Windows 兼容的 FAT 文件系统（支持 FAT12/FAT16/FAT32）
  • 与平台无关，移植简单
  • 代码量少、效率高
  • 多种配置选项
    • 支持多卷（物理驱动器或分区，最多 10 个卷）
    • 多个 ANSI/OEM 代码页包括 DBCS
    • 支持长文件名、ANSI/OEM 或 Unicode
    • 支持 RTOS
    • 支持多种扇区大小
    • 只读、最小化的 API 和 I/O 缓冲区等
  • 免费、开源

结构图

  1. 底层接口，包括存储媒介读或写接口（disk I/O）和供给文件创建修改时间的实时时钟，需要我们根据平台和存储介质编写移植代码。
  2. 中间层FATFS模块，实现了FAT文件读或写协议。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。
  3. 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。

        这个就是FATFS文件系统包的结构，diskio 是我们需要与硬件相关的，需要我们来修改。ff 是核心系统代码，不需要修改。然后还有 ffconf 需要我们修改相应的配置。

        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。接下来简单介绍几个配置选项。

  1. _FS_TINY。我们使用 FATFS，所以把这个选项定义为 0 即可。如果使用Tiny FATFS，就定义为1。
  2. _FS_READONLY。这个用来配置是不是只读，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，比较耗内存，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，我们需要用到，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（磁盘名字）读取与设置。我们设置 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（还需要_CODE_PAGE 支持），取值范围为 0~3。0，表示不支持长文件名，1~3 是支持长文件名，但是存储地方不一样，我们选择使用 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。

移植步骤

  1. 数据类型：在 integer.h 里面去定义好数据的类型。这里需要了解你用的编译器的数 据类型，并根据编译器定义好数据类型。
  2. 配置：通过 ffconf.h 配置 FATFS 的相关功能，以满足你的需要。
  3. 函数编写：打开 diskio.c，进行底层驱动编写，一般需要编写 6 个接口函数。

        第一步，我们使用的是 MDK5.11a 编译器，器数据类型和 integer.h 里面定义的一致，所以此步，我们不需要做任何改动。

        第二步，关于 ffconf.h 里面的相关配置，我们在前面已经有介绍（之前介绍的 10 个配置），我们将对应配置修改为我们介绍时候的值即可，其他的配置用默认配置。

        第三步，因为 FATFS 模块完全与磁盘 I/O 层分开，因此需要下面的函数来实现底层物理磁盘的读写与获取当前时间。底层磁盘 I/O 模块并不是 FATFS 的一部分，并且必须由用户提供。这些函数一般有 6 个，在 diskio.c 里面。

disk_initialize

        主要用来初始化磁盘。 

disk_status

         返回磁盘状态。

 disk_read

         首先选择磁盘，然后需要读的数据大小，所以需要做好适配。

 disk_write

        同上。 

disk_ioctl

        除了读写之外的其他参数。 

get_fattime

        获取时间。 

代码

#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "led.h"
#include "lcd.h"
#include "key.h"  
#include "sram.h"   
#include "malloc.h" 
#include "usmart.h"  
#include "sdio_sdcard.h"    
#include "malloc.h" 
#include "w25qxx.h"    
#include "ff.h"  
#include "exfuns.h"    
int main(void)
{        
	FIL fp;
	FRESULT result;
	UINT bww;
	char buf[100];
 	u32 total,free;
	u8 t=0;	
	u8 res=0;	

	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2
	delay_init(168);  //初始化延时函数
	uart_init(115200);		//初始化串口波特率为115200
	LED_Init();					//初始化LED 
	usmart_dev.init(84);		//初始化USMART
 	LCD_Init();					//LCD初始化  
 	KEY_Init();					//按键初始化 
	W25QXX_Init();				//初始化W25Q128
	my_mem_init(SRAMIN);		//初始化内部内存池 
	my_mem_init(SRAMCCM);		//初始化CCM内存池
	
 	POINT_COLOR=RED;//设置字体为红色 
	LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"Explorer STM32F4");	
	LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"FATFS TEST");	  
	LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"Use USMART for test");	   
 	while(SD_Init())//检测不到SD卡
	{
		LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"SD Card Error!");
		delay_ms(500);					
		LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"Please Check! ");
		delay_ms(500);
		LED0=!LED0;//DS0闪烁
	}
 	exfuns_init();							//为fatfs相关变量申请内存				 
  	f_mount(fs[0],"0:",1); 					//挂载SD卡 
 	res=f_mount(fs[1],"1:",1); 				//挂载FLASH.	
	if(res==0X0D)//FLASH磁盘,FAT文件系统错误,重新格式化FLASH
	{
		LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"Flash Disk Formatting...");	//格式化FLASH
		res=f_mkfs("1:",1,4096);//格式化FLASH,1,盘符;1,不需要引导区,8个扇区为1个簇
		if(res==0)
		{
			f_setlabel((const TCHAR *)"1:ALIENTEK");	//设置Flash磁盘的名字为：ALIENTEK
			LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"Flash Disk Format Finish");	//格式化完成
		}else LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"Flash Disk Format Error ");	//格式化失败
		delay_ms(1000);
	}													    
	LCD_Fill(30,150,240,150+16,WHITE);		//清除显示			  
	while(exf_getfree("0",&total,&free))	//得到SD卡的总容量和剩余容量
	{
		LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"SD Card Fatfs Error!");
		delay_ms(200);
		LCD_Fill(30,150,240,150+16,WHITE);	//清除显示			  
		delay_ms(200);
		LED0=!LED0;//DS0闪烁
	}													  			    
 	POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为蓝色	   
	LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"FATFS OK!");	 
	LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"SD Total Size:     MB");	 
	LCD_ShowString(30,190,200,16,16,"SD  Free Size:     MB"); 	    
 	LCD_ShowNum(30+8*14,170,total>>10,5,16);				//显示SD卡总容量 MB
 	LCD_ShowNum(30+8*14,190,free>>10,5,16);					//显示SD卡剩余容量 MB			    
	
	result  = f_open (& fp, "0:1.txt", FA_CREATE_ALWAYS | FA_WRITE);
	
	f_write (&fp," test" , 50, & bww);
	
	f_close(&fp);
	
	result  = f_open (& fp, "0:1.txt", FA_READ);
	
	f_read (& fp, buf,100, & bww);
	
	f_close(&fp);
	
	LCD_ShowString(30,210,230,16,16,(u8 *)buf);
	while(1)
	{
		t++; 
		delay_ms(200);		 			   
		LED0=!LED0;
	} 
}

总结 

        文件系统，目前感觉用不太到，而且都是偏向工程类的，其实不能像例程写的这么简单，但用来了解一下还是可以的。

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