STM32F429的外接nandflash当作U盘实现数据记录功能

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功能需求

实现数据采集记录的功能。需要每一秒将数据记录一次，并且实现24小时循环记录的功能。如果电脑插上USB_SLAVE口，就可以直接将采集到的数据拷贝出来。在上位机上进行数据的管理。

主要功能

1.485数据采集

项目主要利用485进行数据采集，每接收到一个完整的一帧数据，就可以解包并进行CRC校验，只要校验通过即可认为这一条数据是有效的。可以进行数据记录。

2.NANDFlash模拟成U盘

这里需要利用fatfs+ftl将NANDFlash映射成Windows系统可直接识别的FAT32模式，该模式下文件系统可直接被识别，FTL可以很好的对NANDFlash进行管理，实现坏区标记等功能。最后再通过移植USB，这样就可以直接被电脑所识别。

3.读写Fatfs

由于前面两个功能网上都有大量的例子，本人就不必赘言。这里主要叙述开发过程中对Fatfs操作过程中遇到的种种错误以及自己思考的解决办法。

具体实现

其实在操作Fatfs过程中，刚开始一直没有弄清楚究竟操作的是什么，其实这里直接可以将操作的对象当成一个文件即可。操作过程中，先打开文件

void ProcessBuffer485(u8* bInbuff)
{
    //memset(databuffer, 0, sizeof(databuffer));
    switch(bInbuff[0])
    {
        case DATPKG: //如果满足07 数据    
        bInbuff++;
        memcpy((u8 *)&statePkg, bInbuff, sizeof(STAT_PKG));
        //如果两个时间一致，就跳出执行，将这一帧数据丢弃
        if(statePkg.timesec==lastsec)
        {
            return;
        }
        lastsec=statePkg.timesec;  //时间
        year = statePkg.YMDHM >> 20;
        month = (statePkg.YMDHM >> 16) &0x0F;
        day = (statePkg.YMDHM >>11) & 0x1F;
        hour = (statePkg.YMDHM >> 6) & 0x1F;
        minute = statePkg.YMDHM & 0x3F;
        if(reload==0)
        {
            z=0;
            lastfilelen=0;
            firststate=0;
            reload=1;
        }
            //如果文件刚开始，写完一条数据
        if((z==0)&&(lastfilelen==0)&&(firststate==0))
        {
         firststate=1;
        p = sprintf( databuffer,    "id\t YMDHM\t lamps\t engSpeed\t engOilPress\t engWaterTemp\t trainSpeed\t RunKM\t bat24_V\t bat24_A\t engWorkTime\t Soft_Version\n");
        p += sprintf( databuffer+p, "%6d\t %4d-%2d-%2d %2d:%2d:%2d\t %10d\t %5d\t %5d\t %5d\t %5d\t %10d\t %5d\t %5d\t %6d\t %34d\n", z,year,month,day,hour,minute, statePkg.timesec,statePkg.lamps,statePkg.engSpeed, statePkg.engOilPress, statePkg.engWaterTemp, statePkg.trainSpeed, statePkg.RunKM, statePkg.bat24_V, statePkg.bat24_A, statePkg.engWorkTime,statePkg.Soft_Version);
            z++; //让计数加一
            break;    //此时返回databuffer的数据一共是256字节
            }


            //第1条数据
            //if((z==1)&&(lastfilelen==0))
            //{
            //              p += sprintf( databuffer + p,     "%6d\t %4d-%2d-%2d %2d:%2d:%2d\t %10d\t %5d\t %5d\t %5d\t %5d\t %10d\t %5d\t %5d\t %6d\t %24d\n", z,year,month,day,hour,minute,statePkg.timesec, statePkg.lamps,statePkg.engSpeed, statePkg.engOilPress, statePkg.engWaterTemp, statePkg.trainSpeed, statePkg.RunKM, statePkg.bat24_V, statePkg.bat24_A, statePkg.engWorkTime,statePkg.Soft_Version);
            //              return;
        //  }
            //在字节里又增加128字节
            p += sprintf( databuffer + p,     "%6d\t %4d-%2d-%2d %2d:%2d:%2d\t %10d\t %5d\t %5d\t %5d\t %5d\t %10d\t %5d\t %5d\t %6d\t %24d\n", z,year,month,day,hour,minute,statePkg.timesec, statePkg.lamps,statePkg.engSpeed, statePkg.engOilPress, statePkg.engWaterTemp, statePkg.trainSpeed, statePkg.RunKM, statePkg.bat24_V, statePkg.bat24_A, statePkg.engWorkTime,statePkg.Soft_Version);

            if(z==1)
            {
                z++; //此时还差一条到达512字节
                break;
            }else if(z==2){
                //在这一条数据之后满足512字节了
                p=0;
            }


            if(lastfilelen>0)
            {
                //表示已经有数据保存了
                if(z==0)
                {
                    z = lastfilelen+1;
                }

            }


            if(z>2)
            {
                if((z-2)%4!=0)
                {
                    z++;
                    break;
                }else{
                    p=0;
                }
            }


            if(z>=180002)
                {
                    reload=0;
                }
            /*
                if(z>=180002)
                {
                    reload=0;
                }
        */          

                NAND_FlashFatfsDemo("2:/1.xls",databuffer,512); 
                z++;
                memset(databuffer, 0, sizeof(databuffer));//数组每次使用完，都要进行清空操作
                break;
    default:
                break;
    }

}

读写操作

/*
********************************************************************************************************
函数名称：NAND_FlashFatfsDemo
函数功能： 测试 nand flash 读写功能，带 fatfs 文件管理系统操作
参数：    无
返回值：  无
********************************************************************************************************
*/

void NAND_FlashFatfsDemo(const TCHAR* path,const void* buff,int len)
{
        uint8_t res;
        //打开之前改变文件权限
        //如果是只读模式，那么打开文件的标识是不会生效的，也就是不能打开文件
        //res = f_chmod(path,AM_ARC,AM_ARC|AM_RDO);
        res = f_open(myfile, path, FA_OPEN_ALWAYS | FA_WRITE); //打开文件,已经满足512字节了
        f_sync(myfile);
      //    delay_ms(10);  //延时10ms
        if(FR_OK!=res)
        {
            //如果文件没有打开成功，直接退出
            return;
        }

        //数据第一次被建立
        offset=((z-1)/4)*512;
        res = f_lseek(myfile,offset);
        //delay_ms(20);
        //开始写数据
        res=f_write(myfile,buff,512,&bw);
        //f_sync(myfile);
        //delay_ms(20);
        if(FR_OK!=res||bw==0)
        {
            z--;
            z--;
            z--;
            z--;
            f_close(myfile);
            return;
        }

        //关闭数据文件
        f_close(myfile);




        delay_ms(50);
        //开始写计数文件

        res = f_open(ftemp, "2:/number.txt", FA_CREATE_ALWAYS | FA_WRITE | FA_READ); //打开文件
        f_sync(ftemp);
    //  delay_ms(10);
        if(EOF==f_printf(ftemp,"%6d",z))
        {
        //  delay_ms(10);
            f_close(ftemp);
            //测试，如果写入失败的情况
            //res = f_open(ftemp, "2:/err.txt", FA_CREATE_ALWAYS | FA_WRITE | FA_READ); //打开文件
            //  delay_ms(10);
            //  f_close(ftemp);
                return;
        }
    //f_putc(z,myfile);
        f_close(ftemp);
        delay_ms(10);

} 

主要的思路是先将数据收集到512字节，然后一次性向文件里面写。当写完后，则开始写编号，这里的编号用来表示下一次重新开始的文件偏移位置。如果通过读取文件大小来操作文件的指针，就没有办法实现循环复写的功能了。所以只能思考采用两个文件来实现，一个专门写数据，另外一个专门计数。当上电时，则可以计数文件的数值。只用操作文件指针偏移到相应的位置，即可修改文件了。

遇到的问题

在操作过程中，刚开始写的数据不对，有点时候读出数据都是乱码。这里一般都是文件的偏移地址算的不对。在写完一条数据后，如果想让数据接着写，不覆盖之前的数据，首先就是文件的打开方式采用 FA_OPEN_ALWAYS，其次就是要将文件指针f_lseek移到该条数据结尾。不可移动太多了，如果移动太多，很可能会出现已经删除了的数据。这样就不对了。
第二个问题就是插上USB，windows系统会提示驱动有问题，是否修复U盘，很有可能是文件写完数据后，还没来得及关闭数据，当没有调用f_close或者f_sync时，数据是没有的。所以有的时候会发现明明f_write写了数据，但是有的时候却没有数据的情况。还可能出现FAT表损坏的情况。其实这个问题很常见，有的时候一断电，数据文件正在写或者还没来得及关闭，都有可能发生。
第三个问题就是断电数据保存的问题。本人在网上找了大量的资料，没有发现合适的HAL库版本的掉电中断的文章，这里来进行一下简单的操作

void MyPVD_Init(void)
{


    PWR_PVDTypeDef pvd;

        __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();//使能电源时钟PWR


    pvd.PVDLevel=PWR_CR_PLS_LEV7;
    pvd.Mode=PWR_PVD_MODE_IT_RISING;
//  HAL_PWR_DeInit();
    HAL_PWR_ConfigPVD(&pvd);
    HAL_PWR_EnablePVD();
    //LED1=!LED1;

    //__HAL_PWR_PVD_EXTI_ENABLE_IT();
     HAL_NVIC_SetPriority(PVD_IRQn,0x00,0x02); //抢占优先级1,子优先级2
   HAL_NVIC_EnableIRQ(PVD_IRQn);

}

//产生中断！
void PVD_IRQHandler()
{
    //LED1=0;
    HAL_PWR_PVD_IRQHandler();
}

//产生中断后的回掉函数
void HAL_PWR_PVDCallback(void)
{

    LED1=0;

}

经过以上的配置，可以进入到中断里。这里用LED灯可以看到发光一下。但是仅靠这个中断想要实现数据的保存还是不够的，需要断电后电压维持一段时间，这段时间内足够操作nandflash。