STM32 HAL 使用FATFS文件系统

文件系统是为了存储和管理数据，而在存储设备上建立的一种组织结构。

Windows常用的文件系统：        

1、FAT12     2、FAT16     3、FAT32       4、exFAT        5、NTFS

FAT：File Alloction Table 文件分配表

        在小型的嵌入式存储设备大多使用的是FAT32和exFAT，使用文件系统前，需先对存储设备进行格式化，擦除原来的数据，在存储设备上建立一个文件分配表和目录。

为什么需要文件系统？

① 直接面对存储设备的底层硬件操作，非专业人士不能适用，普通人无从下手。

② 假如扇区数据中包含多个音频片段，传输后比较难定位对应音频片段位置。

        如果有文件系统，我们可以把数据数组组织成文件，给这些数据起一个名字(文件名)，通过这个名字访问到这些数据。文件系统会根据文件名为我们找到数据在磁盘中的位置。

FAT文件系统简介

系统引导扇区：引导程序，以及文件系统信息(扇区字节数/每簇扇区数/保留扇区数等)

文件分配表：记录文件存储中簇与簇之间连接的信息

根目录：存在所有文件和子目录信息(文件名/文件夹名/创建时间/文件大小)

数据区：文件等数据存放地方，占用大部分的磁盘空间

        FAT文件系统用“簇” 作为数据单元，一个“簇”由一组连续的扇区组成，而一个扇区的大小为512字节。所有的簇从2开始进行编号，每个簇都有自己的地址编号，用户文件和数据都存储在簇中。

        FATFS是专门用于小型嵌入式系统的通用FAT/exFAT文件系统模块。标准C语言编写，具有良好的硬件平台独立性，简单修改就可移植到单片机上。FATFS是可裁剪的文件系统

FATFS层次结构图

FATFS文件系统包结构

FATFS文件系统的移植需要修改2个文件，ffconf.h和diskio.c。

第三方库的移植，基本上需要用户编写底层驱动源码，然后提供上层配置文件供配置。

FATFS配置

ffconf.h：FATFS关键配置文件              完整介绍 http://elm-chan.org/fsw/ff/doc/config.html

ffconf.h

配置项		配置项说明	设定值
系统配置	FF_FS_TINY	配置使用FATFS为正常模式还是Tiny模式	0
	FF_FS_EXFAT	使用或禁用exFAT文件系统(使能exFAT需使能长文件名)	1
功能函数配置	FF_FS_READONLY	使能或禁止与写相关函数，即配置只读	0
	FF_USE_MKFS	使能或禁用f_mkfs函数，即是否使能格式化	1
	FF_USE_FASTSEEK	使能快速搜索功能，加快f_lseek/read/write函数执行	1
	FF_USE_LABEL	使能或禁止支持磁盘盘符读取与设置函数	1
	FF_USE_STRFUNC	设置是否支持字符串类操作	1
	FF_STRF_ENCODE	设置字符串I/O函数读写文件字符编码	0
命名空间和本地环境配置	FF_CODE_PAGE	设置语言类型，简体中文设置为963	963
	FF_USE_LFN	使能或禁止长文件名，取值范围(0~3)，存储地方不同	3
磁盘配置	FF_VOLUMES	设置FATFS支持的逻辑设备数目	3
	FF_MAX_SS	设置最大扇区大小	512

diskio.c

需要实现的函数

disk_initialize        初始化磁盘驱动器

disk_status        获取磁盘状态

disk_read        从磁盘驱动器读扇区

disk_write        从磁盘驱动器写扇区

disk_ioctl            控制设备实现指定功能，用于辅助FATFS中其他API

get_fattime         获取当前时间

disk_initialize函数

disk_status函数

disk_read函数

disk_write函数

disk_ioctl函数

get_fattime函数                                                      ffconf.h文件中FF_FS_NORTC宏为0时需要实现

FATFS开放函数（常用）

文 件 操作

f_open        打开/创建一个文件

f_close       关闭一个打开的文件

f_read        从文件中读取数据

f_write       往文件中写数据

f_gets        读一个字符串

f_putc        写一个字符

f_puts        写一个字符串

f_printf       写一个格式化的字符串

f_lseek       移动文件读/写指针

f_tell           获取当前读/写指针

f_size         获取文件大小

目录操作

f_opendif        打开一个目录

f_closedir       关闭一个已经打开的目录

f_readdir        读取目录条目

f_mkdir           创建一个新目录

f_unlink          删除一个文件或目录

f_rename       重命名/移动一个文件或文件夹

卷管理

f_mount      注册/注销一个工作区

f_mkfs        格式化，创建一个文件系统

f_getfree     获取磁盘信息以及空闲簇数量

f_setlabel    设置盘符(磁盘名字)

f_getlabel    获取盘符    

FATFS最简移植步骤

1、前期工作

        准备好一个带有存储设备驱动的工程(SPI实验/SD卡实验) FATFS文件系统开源库

2、复制FATFS文件到工程文件夹下

        具体路径在：Middlewares下

3、将移植文件添加到工程中

        新建分组且添加diskio.c和ff.c，并添加头文件

4、修改ffconf.h的配置项

        FF_FS_NORTC / FF_USE_STRFUNC / FF_CODE_PAGE / FF_VOLUMES

5、修改diskio.c文件5个函数

        disk_initialize/status/read/write/ioctl

6、编写测试代码

        最简读写：f_mount、f_open、f_write、f_read、f_close

FATFS代码解读（正点原子）

        除了FATFS模块已有代码，我们另外在FATFS文件夹下新建了一个exfuns文件夹，用于存放针对FATFS做的扩展代码。

        定义一些全局变量，方便FATFS的使用，实现磁盘容量获取等函数

        重新封装ff.c文件中的操作文件函数，供给USMART调用

        修改ffsystem.c和ff.c部分代码

总结：最后的使用比较少，可以直接查看正点原子的例程来做。做嵌入式则是有一些东西可以借鉴别人的来完目标。