嵌入式学习路线

Appearance

文件系统 ​

实际上就是建立了一些组织结构, 包括系统引导区, 目录和文件

在使用之前需要进行格式, 格式化会建立文件按分配表等

磁盘分区表: 把一块磁盘划分多个分区

在存储文件的时候会创建文件索引, 指明文件存放的物理地址, 之后把文件存储

实际结构:

  1. 文件分配表

在文件不是连续的时候只有目录不够用, 记录了文件的位置, 以及下一个扇区的位置

  1. 目录

记录文件的开始簇, 大小, 日期, 属性等

  1. 应用

Fatfs ​

使用C语言的文件操作函数

image-20230706134022729

fatfs是一个面向嵌入式的小型文件系统, 完全使用C语言, 独立于底层的I/O介质

支持Fat12, Fat16, Fat32

FatFs - Generic FAT Filesystem Module (elm-chan.org)

不能开代理

  • doc: 帮助文档
  • src: 源码

image-20230706140507706

history: 文件版本信息

readme: 帮助信息

integer.h 变量的定义

diskio.c: 底层操作函数, 需要自己实现

ff.c核心文件, 实现管理方法, 文件系统和底层的转换, 根据配置实现函数

image-20230706155439129

ffconfig.h, 配置文件, 包含了各种宏定义, 用于裁剪, 支持的语言

option: 支持的语言编码

实际实现 ​

首先添加所有src文件

之后包含头文件路径

由于这是一个示例文件, 所以有的头文件不存在

image-20230706144834420

diskio.h

c
DWORD get_fattime(void)
{
	return 0;
}

缺少函数, 手动添加

实际实现函数 ​

  • disk_initialize初始化函数

image-20230706151023766

初始化函数, 使得存储器可读可写, 返回值把STA_NOINIT清零, 参数是初始化的内存编号

在使用的时候用上层函数, f_moun

c
DSTATUS disk_initialize (
	BYTE pdrv				/* Physical drive nmuber to identify the drive */
)
{
	DSTATUS stat;

	switch (pdrv) {
	case SD_CARD :
		return stat;

	case SPI_FLASH :
		SPI_FLASH_Init();//初始化
		SPI_Flash_WAKEUP();//唤醒
		//直接调用状态函数
		return disk_status(pdrv);
	}
	return STA_NOINIT;
}
  • disk_status

image-20230706151303481

初始化正常返回0, 否则返回上面的值

c
DSTATUS disk_status (
	BYTE pdrv		/* Physical drive nmuber to identify the drive */
)
{
	DSTATUS stat;
	//int result;
	switch (pdrv) {
	case SD_CARD :
		return stat;
	case SPI_FLASH :
		
		if(SPI_FLASH_ReadID() == sFLASH_ID)
		{
			//正常
			stat = 0;
		}else
		{
			//不正常
			stat = STA_NOINIT;
		}
		return stat;
	}
	return STA_NOINIT;
}
  • disk_read

image-20230706153118670

返回值是一个枚举类型

c
DRESULT disk_read (
	BYTE pdrv,		/* Physical drive nmuber to identify the drive */
	BYTE *buff,		/* Data buffer to store read data */
	DWORD sector,	/* Sector address in LBA */
	UINT count		/* Number of sectors to read */
)
{
	DRESULT res;
	//int result;
	switch (pdrv) {
	case SD_CARD :
		return res;
	case SPI_FLASH :
		//使用扇区作为单位, 所以进行地址转换
		SPI_FLASH_BufferRead(buff, (sector * 4096), (count * 4096));
		res = RES_OK;
		return res;	
	}
	return RES_PARERR;
}
  • disk_ write

image-20230706154352294

c
DRESULT disk_write (
	BYTE pdrv,			/* Physical drive nmuber to identify the drive */
	const BYTE *buff,	/* Data to be written */
	DWORD sector,		/* Sector address in LBA */
	UINT count			/* Number of sectors to write */
)
{
	DRESULT res;
	//int result;
	switch (pdrv) {
	case SD_CARD :
		return res;
	case SPI_FLASH :
		//写入
		SPI_FLASH_SectorErase(sector * 4096);
		SPI_FLASH_BufferWrite((BYTE *)buff,(sector * 4096), (count * 4096) );
		return res;
	}

	return RES_PARERR;
}
  • disk_ioctl

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通过命令获取信息, 实现杂项, 用来格式化

  • 写入

CTRL_SYNC: 用来确保信息已经写入(又换成的设备需要实现)

  • 格式化

GET_SECTOR_COUNT: 获取扇区的多少

GET_BLOCK_SIZE: 每次擦除的块的大小

  • 扇区大小不一样

GET_SECTOR_SIZE: 扇区的多少

c
DRESULT disk_ioctl (
	BYTE pdrv,		/* Physical drive nmuber (0..) */
	BYTE cmd,		/* Control code */
	void *buff		/* Buffer to send/receive control data */
)
{
	DRESULT res;
	//int result;
	switch (pdrv) {
	case SD_CARD :
            //预留SD卡
		return res;
	case SPI_FLASH :
		//实现命令
		switch(cmd)
		{
			case GET_SECTOR_COUNT:
				//拥有的空间, 扇区个数
				*(DWORD *)buff = 2048;
				break;
			case GET_SECTOR_SIZE:
				//返回扇区的大小
				*(WORD *)buff = 4096;
				break;
			case GET_BLOCK_SIZE:
				//返回擦除扇区的最小个数
				*(WORD *)buff = 1;
				break;		
		}
		//默认返回值是成功
		res = RES_OK;
		return res;
	}
	return RES_PARERR;
}

实际使用 ​

  • 添加头文件ff.h
  • 挂载文件系统, f_mount函数

image-20230706165257522

初始化一个FATFS结构体, 占用内存比较大, 定义为全局变量

挂载

c
#include "stm32f10x.h"
#include "bsp_led.h"
#include "bsp_usart.h"
#include "bsp_spi.h"
#include "ff.h"

FATFS fsObject;

int main()
{
	//返回值
	FRESULT res;
	
	//读取数据缓冲区
	USART_Config();
	printf("串口初始化完成\n");
	//挂载文件系统,初始化Flash, 立即挂载
	res = f_mount(&fsObject, "1:", 1);
	printf("res = %d", res);
	
	
	while(1){
    }
}

这时候返回值为11, 原因是因为默认的设备数是1个

c
#define _VOLUMES	1
/* Number of volumes (logical drives) to be used. */

改过之后卡死了, 原因是溢出, 具体是扇区返回值和初始化的值不一样

c
#define	_MIN_SS		512
#define	_MAX_SS		512
/* These options configure the range of sector size to be supported. (512, 1024,
/  2048 or 4096) Always set both 512 for most systems, all type of memory cards and
/  harddisk. But a larger value may be required for on-board flash memory and some
/  type of optical media. When _MAX_SS is larger than _MIN_SS, FatFs is configured
/  to variable sector size and GET_SECTOR_SIZE command must be implemented to the
/  disk_ioctl() function. */

最大值改为4096

之后返回13, 原因是没有文件系统

使用函数f_mkfs

c
#define	_USE_MKFS		0
/* This option switches f_mkfs() function. (0:Disable or 1:Enable) */

配置为1, 使能格式化

格式化之后需要重新挂载

c
	if(res==13)
	{
		f_mkfs("1:", 0, 0);
		res = f_mount(NULL, "1:", 1);
		res = f_mount(&fsObject, "1:", 1);
	}
c
#include "stm32f10x.h"
#include "bsp_led.h"
#include "bsp_usart.h"
#include "bsp_spi.h"
#include "ff.h"

FATFS fsObject;
FIL fp;

UINT bw;
unsigned char writeData[] = "焦浩洋测试文件\n";
unsigned char readData[1024];
int main()
{
	//返回值
	FRESULT res;
	
	//读取数据缓冲区
	USART_Config();
	printf("串口初始化完成\n");
	//挂载文件系统,初始化Flash, 立即挂载
	res = f_mount(&fsObject, "1:", 1);
	printf("res = %d\n", res);\
	//没有操作系统进行创建
	if(res==13)
	{
		f_mkfs("1:", 0, 0);
		res = f_mount(NULL, "1:", 1);
		res = f_mount(&fsObject, "1:", 1);
		printf("格式化文件系统\n");
	}
	
	//打开文件, 设置打开文件的模式
	res = f_open(&fp, "1:jiao.txt", FA_OPEN_ALWAYS| FA_WRITE | FA_READ);
	printf("打开文件res = %d\n", res);
	if(res == FR_OK)
	{
		res = f_write(&fp, writeData, sizeof(writeData), &bw);
		printf("写文件res = %d, %d\n", res, bw);
		if(res==FR_OK)
		{
            //更改文件指针位置为开头
			f_lseek(&fp, 0);
			res = f_read(&fp, readData, f_size(&fp), &bw);
			if(res == FR_OK)
				printf("文件: %s", readData);
		}
		
	}
    //关闭文件
	f_close(&fp);

	while(1){
	}	
}
  • 支持中文文件名
c
#define _CODE_PAGE	932
/* This option specifies the OEM code page to be used on the target system.
/  Incorrect setting of the code page can cause a file open failure.
/

改为936

c
#define	_USE_LFN	0
#define	_MAX_LFN	255

第一个改成大于0的数字

1: 文件名存储在全局变量

2: 局部变量

3: 堆区

错误 ​

在返回值的时候一定要返回规定值

文件系统实际操作 ​

f_getfree: 获取文件系统的剩余空间

f_read: 如果读取的数据少于要求的数字=> 文件比较小, 已经到了结尾

f_unlink: 删除文件

f_stat: 文件信息读取, 会储存长文件名

f_readdir: 获取目录文件信息, 再次调用获取下一个文件