利用RT-thread 在STM32F407在W25Q128上实现虚拟文件系统
1：环境
STM32F407板子上有一个W25Q128的flash芯片。通过SPI连接在一起
W25Q128
(128M-bit),被组织为65536个可编程的页，每页256bytes。擦除方式分为16页一组（即一个扇区4kbytes），128页一组（即8个扇区32kbytes），256页一组（即16个扇区或1个块64kbytes），或整个芯片擦除。该芯片有4096个可擦除扇区，或256个可擦除块。该芯片支持
standard spi,Dual/Quad I/O SPI
接在MCU的 PB3 PB4 PB5
我们要做这样几件事，配置SPI来对这个flash进行读写，然后进行文件系统的设置，利用RT-thread上虚拟文件系统的接口来进行读写。
2：配置SPI
2.1 通过cubeMX来配置SPI的引脚设置
2.2 配置ENV来使能SPI1的配置
在env上输入scons --target=mdk5来保存配置信息
3：注册SPI设备
- 在main文件中添加，在spi1总线上注册spi10设备的函数
#include "drv_spi.h"
int w25q_spi_device_init()
{
__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
return rt_hw_spi_device_attach("spi1", "spi10", GPIOB, GPIO_PIN_14);
}
INIT_DEVICE_EXPORT(w25q_spi_device_init);
编译执行后，可以查看ptshell下是否有设备出现
4：对W25Q128进行读写访问
利用RT-Thread上提供的访问SPI设备的接口函数，来读写设备的ID。先写入0x90，然后再读，可以获得设备的ID数据
下面采用了两种方式：第一种：rt_spi_send_then_recv 先发送后接收
第二种：rt_spi_transfer_message 以链表结构体的方式发送
#define W25Q_SPI_DEVICE_NAME "spi10"
static void spi_w25q_sample(int argc, char *argv[])
{
struct rt_spi_device *spi_dev_w25q;
char name[RT_NAME_MAX];
rt_uint8_t w25x_read_id = 0x90;
rt_uint8_t id[5] = {0};
if(argc == 2){
rt_strncpy(name, argv[1], RT_NAME_MAX);
} else {
rt_strncpy(name, W25Q_SPI_DEVICE_NAME, RT_NAME_MAX);
}
spi_dev_w25q = (struct rt_spi_device *)rt_device_find(name);
if(!spi_dev_w25q){
rt_kprintf("spi sample run failed! can't find %s device!\n", name);
} else {
struct rt_spi_configuration cfg;
cfg.data_width = 8;
cfg.mode = RT_SPI_MODE_0 | RT_SPI_MSB; /* SPI Compatible: Mode 0 and Mode 3 */
cfg.max_hz = 50 * 1000 * 6 ; /* 50M */
rt_spi_configure(spi_dev_w25q, &cfg);
rt_spi_send_then_recv(spi_dev_w25q, &w25x_read_id, 1, id, 5);
rt_kprintf("use rt_spi_send_then_recv() read w25q ID is %x%x\n", id[3], id[4]);
struct rt_spi_message msg1, msg2;
msg1.send_buf = &w25x_read_id;
msg1.recv_buf = RT_NULL;
msg1.length = 1;
msg1.cs_take = 1;
msg1.cs_release = 0;
msg1.next = &msg2;
msg2.send_buf = RT_NULL;
msg2.recv_buf = id;
msg2.length = 5;
msg2.cs_take = 0;
msg2.cs_release = 1;
msg2.next = RT_NULL;
rt_spi_transfer_message(spi_dev_w25q, &msg1);
rt_kprintf("use rt_spi_transfer_mesage() read w25q ID is :%x%x\n", id[3], id[4]);
}
}
MSH_CMD_EXPORT(spi_w25q_sample, spi_w25q_sample samole);
结果：读到最后两位的值是 17 ef
msh />spi_w25q_sample
use rt_spi_send_then_recv() read w25q ID is 17ef
use rt_spi_transfer_mesage() read w25q ID is :17ef
msh />
5：搭建文件系统
5.1: 配置ENV
1.选择使用虚拟系统，再flash上要部署elmfs 所以要使能
2.进入elm-chan’s Fats中，把扇区配置为4096
3. 使能libc
4.DFS 框架的文件系统实现层需要存储设备驱动层提供驱动接口用于对接，本次使用的存储设备为 SPI Flash，把下面三项选择上
5.为了方便地使用 shell 命令，我们在 RT-Thread Components → Command shell 选项中开启 Using module shell 选项
5.2：创建存储设备
由于只有块设备类型的设备才能和文件系统对接，所以需要根据 SPI Device 找到 SPI Flash 设备，并创建与其对应的 Block Device。
这里需要使用到万能 SPI Flash 驱动库：SFUD ，RT-Thread 已经集成了该组件，在上面的配置过程中我们已经开启这个功能。此时只需要使用 SFUD 提供的 rt_sfud_flash_probe 函数即可。该函数将执行如下操作：
-
根据名为 spi10 的 SPI Device 设备找到对应的 Flash 存储设备。
-
初始化 Flash 设备。
-
在 Flash 存储设备上创建名为 W25Q256 的 Block Device。
如果开启了组件自动初始化功能，该函数会被自动执行，否则需要手动调用运行。
static int rt_hw_spi_flash_with_sfud_init(void)
{
if (RT_NULL == rt_sfud_flash_probe("W25Q128", "spi10"))
{
return RT_ERROR;
};
return RT_EOK;
}
INIT_COMPONENT_EXPORT(rt_hw_spi_flash_with_sfud_init);
在终端输入 list_device
6：文件系统初始化
6.1 DFS 框架的初始化
DFS 框架的初始化主要是对内部数据结构以及资源的初始化。这一过程包括初始化文件系统必须的数据表，以及互斥锁。该功能由如下函数完成。如果开启了组件自动初始化功能，该函数会被自动执行，否则需要手动调用运行。
int dfs_init(void)
{
static rt_bool_t init_ok = RT_FALSE;
if (init_ok)
{
rt_kprintf("dfs already init.\n");
return 0;
}
/* clear filesystem operations table */
memset((void *)filesystem_operation_table, 0, sizeof(filesystem_operation_table));
/* clear filesystem table */
memset(filesystem_table, 0, sizeof(filesystem_table));
/* clean fd table */
memset(&_fdtab, 0, sizeof(_fdtab));
/* create device filesystem lock */
rt_mutex_init(&fslock, "fslock", RT_IPC_FLAG_FIFO);
#ifdef DFS_USING_WORKDIR
/* set current working directory */
memset(working_directory, 0, sizeof(working_directory));
working_directory[0] = '/';
#endif
#ifdef RT_USING_DFS_DEVFS
{
extern int devfs_init(void);
/* if enable devfs, initialize and mount it as soon as possible */
devfs_init();
dfs_mount(NULL, "/dev", "devfs", 0, 0);
}
#endif
init_ok = RT_TRUE;
return 0;
}
INIT_PREV_EXPORT(dfs_init);
6.2 中间层文件系统的初始化,初始化具体文件系统
这一步的初始化主要是将 elm FatFS 的操作函数注册到 DFS 框架中。该功能由如下函数完成。如果开启了组件自动初始化功能，该函数会被自动执行，否则需要手动调用运行。
int elm_init(void)
{
/* register fatfs file system */
dfs_register(&dfs_elm);
return 0;
}
INIT_COMPONENT_EXPORT(elm_init);
7：文件系统挂载
7.1 添加挂载函数
再main中调用w25q128_mount（），可以把设备挂载再根目录下
void w25q128_mount(void)
{
rt_device_t dev;
dev = rt_device_find("W25Q128");
if(dev != RT_NULL) {
if(dfs_mount("W25Q128", "/", "elm", 0, 0) == 0){
rt_kprintf("spi_flash mount to spi!\n");
} else {
rt_kprintf("spi_flash mount to spi failed!\n");
}
}
}
7.2初始化存储设备,在flash中创建文件系统
第一次使用 SPI Flash 作为文件系统地存储设备时，如果我们直接重启开发板来挂载文件系统，就会看到 spi flash mount to /spi failed! 的提示。这是因为此时在 SPI Flash 中还没有创建相应类型的文件系统，这就用到了创建文件系统 shell 命令：mkfs。
mkfs 命令的功能是在指定的存储设备上创建指定类型的文件系统。使用格式为：mkfs [-t type] device 。第一次挂载文件系统前需要使用 mkfs 命令在存储设备上创建相应的文件系统，否则就会挂载失败。如果要在 W25Q256 设备上创建 elm 类型的文件系统，就可以使用 mkfs -t elm W25Q256 命令，使用方法如下：
msh />ls mkfs -t elm W25Q256
文件系统创建完成后需要重启设备。该过操作一次，就保存在flash中。感觉就像，第一次使用U盘要格式化，后面就直接可以用了
显示：输入ls查看
msh />ls
Directory /:
spi <DIR>
text.txt 23
msh />
8：使用虚拟文件的系统接口读写内存
static void readwrite_sample(void)
{
int fd;
int size;
char s[] = "RT-Thread Programmer!";
char buffer[80];
rt_kprintf("write string %s to test.txt\n", s);
fd = open("/text.txt", O_WRONLY | O_CREAT);
if(fd >= 0){
write(fd, s, sizeof(s));
close(fd);
rt_kprintf("Write done.\n");
}
fd = open("/text.txt", O_RDONLY);
if(fd >= 0){
size = read(fd, buffer, sizeof(buffer));
rt_kprintf("Read form file test.txt: %s\n", buffer);
if(size < 0)
return;
}
}
MSH_CMD_EXPORT(readwrite_sample, spi_w25q_sample samole);
执行
msh />readwrite_sample
write string RT-Thread Programmer! to test.txt
Write done.
Read form file test.txt: RT-Thread Programmer!
msh />
查看文件test.txt
msh />cat text.txt
RT-Thread Programmer!msh />
msh />
msh />