STM32——FATFS文件系统

 可裁剪意味着可以选择部分功能，减小占用的空间。

与Windows兼容意味着可以在电脑上直接读取文件。 

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。

文件名	功能	说明
ffconf.h	FATFS模块配置文件	需要根据需求来配置参数。
ff.h	FATFS和应用模块公用的包含文件	不需要修改
ff.c	FATFS模块源码	不需要修改
diskio.h	FATFS和disk I/O模块公用的包含文件	不需要修改
diskio.c	FATFS和disk I/O模块接口层文件	与平台相关的代码,需要用户根据存储介质来编写函数。
interger.h	数据类型定义	与编译器有关。
option文件夹	可选的外部功能（比如支持中文等）	汉字实验把字库放到SPI FLASH需要修改

 diskio.c文件非常重要，我们需要根据存储介质来修改，是与硬件打交道的。

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。不需要自己编写文件管理系统。

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，本章需要用到，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。

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，来满足自己的需求是diskio.c硬件层，负责与底层硬件接口适配。

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

 

 下面以接口函数disk_read 为例子

//读扇区
//drv:磁盘编号0~9
//*buff:数据接收缓冲首地址
//sector:扇区地址
//count:需要读取的扇区数
DRESULT disk_read (
	BYTE pdrv,		/* Physical drive nmuber (0..) */
	BYTE *buff,		/* Data buffer to store read data */
	DWORD sector,	/* Sector address (LBA) */
	UINT count		/* Number of sectors to read (1..128) */
)
{
	u8 res=0; 
    if (!count)return RES_PARERR;//count不能等于0，否则返回参数错误		 	 
	switch(pdrv)
	{
		case SD_CARD://SD卡
			res=SD_ReadDisk(buff,sector,count);	 
		 	if(res)//STM32 SPI的bug,在sd卡操作失败的时候如果不执行下面的语句,可能导致SPI读写异常
			{
				SD_SPI_SpeedLow();
				SD_SPI_ReadWriteByte(0xff);//提供额外的8个时钟
				SD_SPI_SpeedHigh();
			}
			break;
		case EX_FLASH://外部flash
			for(;count>0;count--)
			{
				SPI_Flash_Read(buff,sector*FLASH_SECTOR_SIZE,FLASH_SECTOR_SIZE);
				sector++;
				buff+=FLASH_SECTOR_SIZE;
			}
			res=0;
			break;
		default:
			res=1; 
	}
   //处理返回值，将SPI_SD_driver.c的返回值转成ff.c的返回值
    if(res==0x00)return RES_OK;	 
    else return RES_ERROR;	   
}

f_mount -注册/注销一个工作区域（Work Area)
f_open -打开/创建一个文件
f_close -关闭一个文件
f_read -读文件
f _write-写文件
f _lseek -移动文件读/写指针
f_truncate -截断文件
f sync - 冲洗缓冲数据 Flush Cached Data
f_forward 直接转移文件数据到一个数据
f_stat-获取文件状态
f_opendir -打开一个目录

正点原子自己写了一个exfuns.c的文件用来实现部分文件操作，如下图的f_typetell所示。同时写了fattester文件来封装FSTFS文件管理系统的开放函数，fattester.h文件如下。

//报告文件的类型
//fname:文件名
//返回值:0XFF,表示无法识别的文件类型编号.
//		 其他,高四位表示所属大类,低四位表示所属小类.
u8 f_typetell(u8 *fname)
{
	u8 tbuf[5];
	u8 *attr='\0';//后缀名
	u8 i=0,j;
	while(i<250)
	{
		i++;
		if(*fname=='\0')break;//偏移到了最后了.
		fname++;
	}
	if(i==250)return 0XFF;//错误的字符串.
 	for(i=0;i<5;i++)//得到后缀名
	{
		fname--;
		if(*fname=='.')
		{
			fname++;
			attr=fname;
			break;
		}
  	}
	strcpy((char *)tbuf,(const char*)attr);//copy
 	for(i=0;i<4;i++)tbuf[i]=char_upper(tbuf[i]);//全部变为大写 
	for(i=0;i<6;i++)
	{
		for(j=0;j<13;j++)
		{
			if(*FILE_TYPE_TBL[i][j]==0)break;//此组已经没有可对比的成员了.
			if(strcmp((const char *)FILE_TYPE_TBL[i][j],(const char *)tbuf)==0)//找到了
			{
				return (i<<4)|j;
			}
		}
	}
	return 0XFF;//没找到		 			   
}	 

mf_showfree 函数用来显示剩余SD卡的容量

//显示剩余容量
//drv:盘符
//返回值:剩余容量(字节)
u32 mf_showfree(u8 *drv)
{
	FATFS *fs1;
	u8 res;
    u32 fre_clust=0, fre_sect=0, tot_sect=0;
    //得到磁盘信息及空闲簇数量
    res = f_getfree((const TCHAR*)drv,(DWORD*)&fre_clust, &fs1);
    if(res==0)
	{											   
	    tot_sect = (fs1->n_fatent - 2) * fs1->csize;//得到总扇区数
	    fre_sect = fre_clust * fs1->csize;			//得到空闲扇区数	   
#if _MAX_SS!=512
		tot_sect*=fs1->ssize/512;
		fre_sect*=fs1->ssize/512;
#endif	  
		if(tot_sect<20480)//总容量小于10M
		{
		    /* Print free space in unit of KB (assuming 512 bytes/sector) */
		    printf("\r\n磁盘总容量:%d KB\r\n"
		           "可用空间:%d KB\r\n",
		           tot_sect>>1,fre_sect>>1);
		}else
		{
		    /* Print free space in unit of KB (assuming 512 bytes/sector) */
		    printf("\r\n磁盘总容量:%d MB\r\n"
		           "可用空间:%d MB\r\n",
		           tot_sect>>11,fre_sect>>11);
		}
	}
	return fre_sect;
}		    

 exfuns.c中的exf_getfree提供了类似的功能

//得到磁盘剩余容量
//drv:磁盘编号("0:"/"1:")
//total:总容量	 （单位KB）
//free:剩余容量	 （单位KB）
//返回值:0,正常.其他,错误代码
u8 exf_getfree(u8 *drv,u32 *total,u32 *free)
{
	FATFS *fs1;
	u8 res;
    u32 fre_clust=0, fre_sect=0, tot_sect=0;
    //得到磁盘信息及空闲簇数量
    res =(u32)f_getfree((const TCHAR*)drv, (DWORD*)&fre_clust, &fs1);
    if(res==0)
	{											   
	    tot_sect=(fs1->n_fatent-2)*fs1->csize;	//得到总扇区数
	    fre_sect=fre_clust*fs1->csize;			//得到空闲扇区数	   
#if _MAX_SS!=512				  				//扇区大小不是512字节,则转换为512字节
		tot_sect*=fs1->ssize/512;
		fre_sect*=fs1->ssize/512;
#endif	  
		*total=tot_sect>>1;	//单位为KB
		*free=fre_sect>>1;	//单位为KB 
 	}
	return res;
}