嵌入式系统学习——STM32之FATFS文件系统

文件系统是什么？

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。

常用的文件系统：
-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FATl2、FATl6 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。

FATFS是可裁剪的文件系统。

FATFS文件系统特点

1、Windows兼容的FAT文件系统（支持FAT12/FAT16/FAT32）
2、与平台无关，移植简单。全C语言编写。
3、代码量少、效率高。
4、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

FATFS模块的层次结构图

①底层接口，包括存储媒介读／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／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。

FATFS文件系统包：

下载地址：http://elm-chan.org/fsw/ff/00index_e.html

 此地址不仅仅包含资料包下载，还包括文件系统一些知 识，包括函数说明，函数调用实例等。

FATFS文件系统包结构

经验：
大部分的可移植的小系统或者应用，都是采用类似这种将与底层打交道的源码开发给用户编写，然后提供顶层配置文件供配置。

diskio.c和diskio.h是硬件层。
ff.c和ff.h是FatFs的文件系统层和文件系统的API层。
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。diskio.c是硬件层，负责与底层硬件接口适配。

ffconf.h ： FATFS关键配置文件

①_FS_TINY。这个选项在R0.07版本中开始出现，之前的版本都是以独立的C文件出现（FATFS和Tiny FATFS），有了这个选项之后，两者整合在一起了，使用起来更方便。我们使用FATFS，所以把这个选项定义为0即可。
②_FS_READONLY。这个用来配置是不是只读，本章我们需要读写都用，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，本章我们需要用到，故设置这里为1。

④ _USE_MKFS。这个用来定时是否使能格式化，这里用到，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来读取和设置磁盘的名字了。

⑦_CODE_PAGE。这个用于设置语言类型，包括很多选项（见FATFS官网说明），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3的话，即支持3个设备（磁盘）。
⑩_MAX_SS。扇区缓冲的最大值，一般设置为512。

FATFS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

FATFS开放函数

参考：开源电子网   STM32中文参考手册