注意:挂载Fatfs笔记
Fatfs系统读写文件的时间是不固定的,随机性
搭载Fatfs的外设通信方式建议开启DMA方式,否则应避免中断打断时序,导致Fatfs出现FR_DISK_ERR(A hard error occurred in the low level disk I/O layer)错误,尤其是在读写文件时
参考野火教程
一、W25Qxx上挂载Fatfs系统 HAL库 CubeMx配置
说明:通过CubeMx快速配置W25Qxx 芯片SPI通信,并配置Fatfs组件,实现文件读写操作
1、CubeMx配置
下面配置Fatfs
生成工程代码…
2、准备工作,拷贝编写好的W25Qxx驱动文件
驱动文件来自我的5、HAL库驱动W25Qxx,里面会有一些介绍
编写好的驱动文件下载:
链接:https://pan.baidu.com/s/1r0JCrUNAHt6sGJ6D_tT0lg
提取码:fxzn
W25Qxx驱动文件(SPI通信 SCK MOSI MISO CS)
使用方法:
1、添加文件到工程:Common_Driver.c、spi_Driver.c、W25Qxx_Driver.c
2、spi_Driver.h文件
修改外设SPI1相应挂载的外设片选引脚
3、spi_Driver.c文件
修改SPI1相应通信线(CLK、MOSI、MISO)的引脚宏
4、W25Qxx_Driver.h文件
修改W25Qxx通信时使用的SPI句柄和外设宏:SPIx、SPIxHandle
修改W25Qxx型号对应的宏:sFLASH_ID
5、W25Qxx_Driver.h文件
开启调试宏(芯片是否正常,会进行擦除数据写入读出对比数据),调试完毕后屏蔽:_W25Qxx_Debug
6、调用SPI初始化函数MX_SPI1_Init()(此时SPI进入空闲,CS引脚空闲)
7、调用W25Qxx_InitCheck()函数检查芯片(执行完后芯片进入省电模式)
8、完毕
时序说明:全双工SPI 线束:SCK|MOSI|MISO CS
SPI模式 CPOL CPHA 空闲时 SCK 时钟 采样时刻
0 0 0 低电平 奇数边沿(W25Qxx支持)
1 0 1 低电平 偶数边沿
2 1 0 高电平 奇数边沿
3 1 1 高电平 偶数边沿(W25Qxx支持)当前使用
数据长度8
高位在前
速度配置为PCLK2/2分频 = 42MHz
注意:W25Qxx底层读写采用的直接操作寄存器,所以需要在MX_SPI1_Init()函数中的HAL_SPI_Init()后调用__HAL_SPI_ENABLE(&hspi1);
以此使能外设SPI,使用HAL库自带的收发函数不需要此使能
此驱动文件只适合W25Qxx 16M及以下型号,因为访问地址位数不同
W25Qxx_Driver.c文件中的所有函数需要先初始化SPI后才可以调用
3、移植W25Qxx驱动
添加驱动文件,勾选Use MicroLIB库
修改外设SPI1相应挂载的外设片选引脚
修改SPI1相应通信线(CLK、MOSI、MISO)的引脚宏
修改W25Qxx通信时使用的SPI句柄和外设宏:SPIx、SPIxHandle
修改W25Qxx型号对应的宏:sFLASH_ID
开启调试宏(芯片是否正常,会进行擦除数据写入读出对比数据)
调用SPI初始化函数MX_SPI1_Init()(此时SPI进入空闲,CS引脚空闲)
CubeMx配置生成的代码会在主函数自动生成调用此函数
注意:此函数会和驱动文件按W25Qxx_Driver.c中的出现冲突,选用1个即可,两个都是一样的函数名,另一个修改名字处理
选用自动生成的应—>>>>>增加外设使能语句
本次选用CubeMx自动生成的
添加外设使能语句以及W25Qxx检测
调用W25Qxx_InitCheck()函数检查芯片(执行完后芯片进入省电模式)
延时方便看调试信息
编译下载:
屏蔽调试宏
W25Qxx通信移植完成
3、W25Qxx搭载Fatfs系统
修改user_diskio.c文件接口
由于挂载系统后容易出现硬错误,应增加HardFault_Handler()显示
此时就可以测试使用了
在fatfs.c中添加文件读写测试函数
/**
******************************************************************************
* @file fatfs.c
* @brief Code for fatfs applications
******************************************************************************
* @attention
*
* <h2><center>© Copyright (c) 2023 STMicroelectronics.
* All rights reserved.</center></h2>
*
* This software component is licensed by ST under Ultimate Liberty license
* SLA0044, the "License"; You may not use this file except in compliance with
* the License. You may obtain a copy of the License at:
* www.st.com/SLA0044
*
******************************************************************************
*/
#include "fatfs.h"
#include "Common_Driver.h"
uint8_t retUSER; /* Return value for USER */
char USERPath[4]; /* USER logical drive path */
FATFS USERFatFS; /* File system object for USER logical drive */
FIL USERFile; /* File object for USER */
/* USER CODE BEGIN Variables */
void SDFileTestWrite(void);
void SDFileTestRead(void);
/* USER CODE END Variables */
void MX_FATFS_Init(void)
{
/*## FatFS: Link the USER driver ###########################*/
retUSER = FATFS_LinkDriver(&USER_Driver, USERPath);
/* USER CODE BEGIN Init */
/* additional user code for init */
BYTE work[_MAX_SS];
retUSER = f_mount(&USERFatFS,USERPath,1);//挂载盘符A
if(retUSER == FR_NO_FILESYSTEM)//没有文件系统就格式化创建创建文件系统
{
retUSER = f_mkfs(USERPath,FM_FAT,4096,work,sizeof(work));
if(retUSER == FR_OK)
{
retUSER = f_mount(NULL,USERPath,1);//格式化后,先取消挂载
retUSER = f_mount(&USERFatFS,USERPath,1);//挂载
printf("格式化成功retUSER=%d\r\n",retUSER);
}
else{printf("格式化失败retUSER=%d\r\n",retUSER);}//格式化失败
}
else if(retUSER == FR_OK){printf("挂载成功retUSER=%d\r\n",retUSER);}
else{printf("挂载失败retUSER=%d\r\n",retUSER);}//挂载失败
SDFileTestWrite();
SDFileTestRead();
while(1);
/* USER CODE END Init */
}
/**
* @brief Gets Time from RTC
* @param None
* @retval Time in DWORD
*/
DWORD get_fattime(void)
{
/* USER CODE BEGIN get_fattime */
return 0;
/* USER CODE END get_fattime */
}
/* USER CODE BEGIN Application */
FIL fpSD;
void SDFileTestWrite(void)
{
FRESULT res_sd;
UINT fnum;/* 文件成功读写数量 */
char string[100];
signed int ByteNum = 0;
memset(string,0,sizeof(string));
sprintf(string,"%s%s.xls",USERPath,"Test");
res_sd = f_open(&fpSD, string,FA_CREATE_ALWAYS | FA_WRITE );
if(res_sd != FR_OK){printf("Failed to create file! %d\r\n",res_sd);}
sprintf(string,"Vreal\tA1\tA2\n");
ByteNum = strlen(string);
res_sd=f_write(&fpSD,string,ByteNum,&fnum);
res_sd = f_close(&fpSD);
if(res_sd != FR_OK){printf("Error:File closure Exception!\r\n");}
else{printf("SDFileTestWrite ok!\r\n");}
}
void SDFileTestRead(void)
{
FRESULT res_sd;
char string[100];
uint32_t line = 0;
memset(string,0,sizeof(string));
sprintf(string,"%s%s.xls",USERPath,"Test");
res_sd = f_open(&fpSD, string, FA_OPEN_EXISTING | FA_READ);
if(res_sd != FR_OK){goto LoadFail;}
line = 0;
while(!(f_eof(&fpSD)))
{
memset(string,0,sizeof(string));
f_gets(string,sizeof(string),&fpSD);
if(strlen(string) == 0){break;}
++line;
printf("line:%d %s\r\n",line,string);
//sscanf(string,"%f\t%f\t%f\n",&Vreal[*pNum],&Va1[*pNum],&Va2[*pNum]);//按格式提取字符串函数
}
res_sd = f_close(&fpSD);
if(res_sd != FR_OK){printf("Error:Load File closure Exception!\r\n");}
printf("SDFileTestRead ok\r\n");
return;
LoadFail:
{
printf("Load Fail:%s\r\n",string);
}
}
/* USER CODE END Application */
/************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE****/
下载至单片机中
第一次下载会出现格式化信息,我这个已经格式化过了,所以没有这个信息
此时已经可以看出,W25Qxx已经成功挂载Fatfs系统
4、完成工程
链接:https://pan.baidu.com/s/1Bd5bLzQqoByEzPkpSYKxuw
提取码:p0ez
二、Fatfs系统 CubeMx配置的与官方源码大致区别
Fatfs官网:http://elm-chan.org/fsw/ff/00index_e.html
1、Fatfs官方源码下载
官网底部
源码文件对比
diskio.c 文件是 FatFs 移植最关键的文件,它为文件系统提供了最底层的访问 SPI Flash 芯片的方法,FatFs 有且仅有它需要用到与 SPI Flash 芯片相关的函数。diskio.h 定义了 FatFs 用到的宏,以及 diskio.c 文件内与底层硬件接口相关的函数声明。包含底层存储介质的操作函数,这些函数需要用户自己实现,主要添加底层驱动函数。
ff.c:FatFs 核心文件,文件管理的实现方法。该文件独立于底层介质操作文件的函数,利用这些函数实现文件的读写。
integer.h:文件中包含了一些数值类型定义。
cc936.c:本文件在 option 目录下,是简体中文支持所需要添加的文件,包含了简体中文的GBK 和 Unicode 相互转换功能函数。
ffconf.h: 这个头文件包含了对 FatFs 功能配置的宏定义,通过修改这些宏定义就可以裁剪FatFs 的功能。如需要支持简体中文,需要把 ffconf.h 中的 _CODE_PAGE 的宏改成 936 并把上面的 cc936.c 文件加入到工程之中。
CubeMx是对官方源码进行了部分修改,在编写底层驱动接口时不再直接修改文件diskio.c,而是修改文件use_diskio.c,内部会通过指针调用,fatfs.c是用来编写应用层代码的,注意的是使用FATFS_LinkDriver()函数进行设备结构体初始化关联。
typedef struct
{
DSTATUS (*disk_initialize) (BYTE); /*!< Initialize Disk Drive */
DSTATUS (*disk_status) (BYTE); /*!< Get Disk Status */
DRESULT (*disk_read) (BYTE, BYTE*, DWORD, UINT); /*!< Read Sector(s) */
#if _USE_WRITE == 1
DRESULT (*disk_write) (BYTE, const BYTE*, DWORD, UINT); /*!< Write Sector(s) when _USE_WRITE = 0 */
#endif /* _USE_WRITE == 1 */
#if _USE_IOCTL == 1
DRESULT (*disk_ioctl) (BYTE, BYTE, void*); /*!< I/O control operation when _USE_IOCTL = 1 */
#endif /* _USE_IOCTL == 1 */
}Diskio_drvTypeDef;
FatFs 移植需要用户支持函数
三、Fatfs系统 函数介绍
1、f_mount() 挂载|卸载物理设备
FRESULT f_mount (
FATFS* fs, /* Pointer to the file system object (NULL:unmount)*/
const TCHAR* path, /* Logical drive number to be mounted/unmounted */
BYTE opt /* Mode option 0:Do not mount (delayed mount), 1:Mount immediately */
)
fs:指向 FATFS 变量指针,如果赋值为 NULL 可以取消物理设备挂载
path:要挂载/卸载的逻辑驱动器号;使用设备根路径表示,与物理设备编号挂钩,上面代码中由于定义 SPI Flash 芯片物理编
号为 0(见FATFS_LinkDriverEx()函数),所以这里使用“0:”
opt:模式选项0:不挂载(延迟挂载),1:立即挂载
返回: FRESULT 类型值,指示运行情况
2、f_mkfs() 创建一个FAT/exFAT卷,系统格式化
FRESULT f_mkfs (
const TCHAR* path, /* Logical drive number */
BYTE opt, /* Format option */
DWORD au, /* Size of allocation unit (cluster) [byte] */
void* work, /* Pointer to working buffer */
UINT len /* Size of working buffer */
)
**path:**要挂载/卸载的逻辑驱动器号;使用设备根路径表示
**opt:**系统格式,Format options (2nd argument of f_mkfs)
/* Format options (2nd argument of f_mkfs) */
#define FM_FAT 0x01
#define FM_FAT32 0x02
#define FM_EXFAT 0x04
#define FM_ANY 0x07
#define FM_SFD 0x08
**au:**分配单元大小(集群)[字节],扇区大小;0–默认
格式化成功后需要先取消挂载原来设备,再重新挂载设备
四、Fatfs系统常用功能
1、FatFs多项功能测试
static FRESULT miscellaneous(void)
{
DIR dir;
FATFS *pfs;
DWORD fre_clust, fre_sect, tot_sect;
printf("\n*************** 设备信息获取 ***************\r\n");
/* 获取设备信息和空簇大小 */
res_flash = f_getfree("1:", &fre_clust, &pfs);
/* 计算得到总的扇区个数和空扇区个数 */
tot_sect = (pfs->n_fatent - 2) * pfs->csize;
fre_sect = fre_clust * pfs->csize;
/* 打印信息(4096 字节/扇区) */
printf("》设备总空间:%10lu KB。\n》可用空间: %10lu KB。\n", tot_sect *4, fre_sect *4);
printf("\n******** 文件定位和格式化写入功能测试 ********\r\n");
res_flash = f_open(&fnew, "1:FatFs读写测试文件.txt",
FA_OPEN_ALWAYS|FA_WRITE|FA_READ );
if ( res_flash == FR_OK )
{
/* 文件定位 */
res_flash = f_lseek(&fnew,f_size(&fnew));
if (res_flash == FR_OK)
{
/* 格式化写入,参数格式类似printf函数 */
f_printf(&fnew,"\n在原来文件新添加一行内容\n");
f_printf(&fnew,"》设备总空间:%10lu KB。\n》可用空间: %10lu KB。\n", tot_sect *4, fre_sect *4);
/* 文件定位到文件起始位置 */
res_flash = f_lseek(&fnew,0);
/* 读取文件所有内容到缓存区 */
res_flash = f_read(&fnew,readbuffer,f_size(&fnew),&fnum);
if(res_flash == FR_OK)
{
printf("》文件内容:\n%s\n",readbuffer);
}
}
f_close(&fnew);
printf("\n********** 目录创建和重命名功能测试 **********\r\n");
/* 尝试打开目录 */
res_flash=f_opendir(&dir,"1:TestDir");
if(res_flash!=FR_OK)
{
/* 打开目录失败,就创建目录 */
res_flash=f_mkdir("1:TestDir");
}
else
{
/* 如果目录已经存在,关闭它 */
res_flash=f_closedir(&dir);
/* 删除文件 */
f_unlink("1:TestDir/testdir.txt");
}
if(res_flash==FR_OK)
{
/* 重命名并移动文件 */
res_flash=f_rename("1:FatFs读写测试文件.txt","1:TestDir/testdir.txt");
}
}
else
{
printf("!! 打开文件失败:%d\n",res_flash);
printf("!! 或许需要再次运行“FatFs移植与读写测试”工程\n");
}
return res_flash;
}
2、FatFs文件信息获取测试
FILINFO fno;
/**
* 文件信息获取
*/
static FRESULT file_check(void)
{
/* 获取文件信息 */
res_flash=f_stat("1:TestDir/testdir.txt",&fno);
if(res_flash==FR_OK)
{
printf("“testdir.txt”文件信息:\n");
printf("》文件大小: %ld(字节)\n", fno.fsize);
printf("》时间戳: %u/%02u/%02u, %02u:%02u\n",
(fno.fdate >> 9) + 1980, fno.fdate >> 5 & 15, fno.fdate & 31,fno.ftime >> 11, fno.ftime >> 5 & 63);
printf("》属性: %c%c%c%c%c\n\n",
(fno.fattrib & AM_DIR) ? 'D' : '-', // 是一个目录
(fno.fattrib & AM_RDO) ? 'R' : '-', // 只读文件
(fno.fattrib & AM_HID) ? 'H' : '-', // 隐藏文件
(fno.fattrib & AM_SYS) ? 'S' : '-', // 系统文件
(fno.fattrib & AM_ARC) ? 'A' : '-'); // 档案文件
}
return res_flash;
}
3、FatFs文件扫描测试
char fpath[100]; /* 保存当前扫描路径 */
printf("***************** 文件扫描测试 ****************\r\n");
strcpy(fpath,"1:");
scan_files(fpath);
/**
* @brief scan_files 递归扫描FatFs内的文件
* @param path:初始扫描路径
* @retval result:文件系统的返回值
*/
static FRESULT scan_files (char* path)
{
FRESULT res; //部分在递归过程被修改的变量,不用全局变量
FILINFO fno;
DIR dir;
int i;
char *fn; // 文件名
#if _USE_LFN
/* 长文件名支持 */
/* 简体中文需要2个字节保存一个“字”*/
static char lfn[_MAX_LFN*2 + 1];
fno.lfname = lfn;
fno.lfsize = sizeof(lfn);
#endif
//打开目录
res = f_opendir(&dir, path);
if (res == FR_OK)
{
i = strlen(path);
for (;;)
{
//读取目录下的内容,再读会自动读下一个文件
res = f_readdir(&dir, &fno);
//为空时表示所有项目读取完毕,跳出
if (res != FR_OK || fno.fname[0] == 0) break;
#if _USE_LFN
fn = *fno.lfname ? fno.lfname : fno.fname;
#else
fn = fno.fname;
#endif
//点表示当前目录,跳过
if (*fn == '.') continue;
//目录,递归读取
if (fno.fattrib & AM_DIR)
{
//合成完整目录名
sprintf(&path[i], "/%s", fn);
//递归遍历
res = scan_files(path);
path[i] = 0;
//打开失败,跳出循环
if (res != FR_OK)
break;
}
else
{
printf("%s/%s\r\n", path, fn); //输出文件名
/* 可以在这里提取特定格式的文件路径 */
}//else
} //for
}
return res;
}