文件系统应用笔记之一：FatFS在STM32F4上的移植
??在實現如U盤文件讀寫，SD卡的文件讀寫等工作時，我們往往需要一個文件系統來支持我們的工作。特別在一些MCU應用中，文件系統的加入能明顯改善系統交互的友好性。在這一篇中，我們就來討論FatFS文件系統在STM32F4上的移植和應用。
1、準備工作
??在開始FatFS的移植之前我們需要做一些必要的準備工作。首先需要準備相應的硬件平臺，我們在這里使用的是STM32F407VET6的操作平臺。USB硬件相關的庫的移植工作也已完成。
??其次我們還需要準備FatFS的相關源碼，在這里我們使用最新的R0.14b版本，該文件可在網站下載：
??http://elm-chan.org/fsw/ff/00index_e.html
??下載的源碼解壓后有兩個文件夾：document和source，其中document文件夾中是相關的文檔資料，與網站上的內容一樣，在移植時可以查看這些文檔來工作。Source文件夾中則是源碼相關的文件，主要包括：
??在上圖所示的一系列文件中，00readme.txt文件有對各個文件的介紹，我們查看其內容如下：
| 00history.txt | 版本記錄文件 |
| ff.c | FatFs模塊 |
| ffconf.h | FatFs模塊的配置文件 |
| ff.h | FatFs應用模塊的頭文件 |
| diskio.h | FatFs和磁盤IO模塊的頭文件 |
| diskio.c | 一個將磁盤IO函數附加到FatFS的實例 |
| ffunicode.c | Unicode編碼功能函數 |
| ffsystem.c | 可選的操作系統相關文件實例 |
??在這些文件中，ff.c和ff.h是核心文件。ffunicode.c是字符編碼，會根據配置文件的配置選擇編碼。ffsystem.c文件根據自己的需要決定。所以與具體的應用平臺相關的，并需要我們來實現的文件是配置文件ffconf.h和磁盤操作文件diskio.h與diskio.c，這幾個文件也是我們移植的重點。
2、實現移植
??我們已經完成了移植的準備工作，接下來就來實現面向大容量U盤的應用移植。前面我們已經說過，移植需要處理的文件是配置文件ffconf.h和磁盤操作文件diskio.h與diskio.c。
??關于配置文件ffconf.h其實它本身有一個實例，我們只需要根據需要修改配置就好。這里我們需要修改的配置參數包括：
??所支持的編碼方式配置參數FF_CODE_PAGE，這個關系到文件編碼的問題，我們將其配置為簡體中文支持。
??邏輯驅動器的數量配置參數FF_VOLUMES，FatFS可以同時應用于多個驅動器，所以我們需要根據實際情況配置驅動器的數量。
??時間戳配置參數FF_FS_NORTC，我們大多時候并不需要記錄時間戳，所以在這里我們將其關閉。
??余下就是實現磁盤IO操作的相關函數，在FatFS的幫助文檔中告訴了我們需要實現的函數有兩類：一類是磁盤設備控制相關的函數，主要是獲取設備狀態函數、初始化設備函數、讀取數據函數、寫入數據函數以及控制設備相關功能函數；二類是實時時鐘操作函數，主要是獲取當前時間函數。所以實現這6個函數就是移植的主要工作。
2.1、獲取設備狀態函數
??磁盤狀態檢測函數disk_status。用于檢測磁盤狀態，在ff.c文件中會被調用。其函數原型如下：
??DSTATUS disk_status(BYTE drV)；
??根據其原型定義以及我們USB大容量存儲設備的要求，我們可以實現磁盤狀態獲取函數如下：
/*用于USBH的狀態獲取函數*/ static DSTATUS USBH_status(BYTE lun) {DRESULT res = RES_ERROR;if(USBH_MSC_UnitIsReady(&hUsbHostFS, lun)){res = RES_OK;}else{res = RES_ERROR;}return res; }2.2、初始化設備函數
??存儲媒介初始化函數disk_initialize。用于對磁盤設備進行初始化，在ff.c文件中會被調用。其函數原型如下：
??DSTATUS disk_initialize(BYTE drv)；
??根據其原型定義以及我們USB大容量存儲設備的要求，我們可以實現磁盤驅動器初始化函數，但這里我們其實不需要，因為在USB HOST庫中已經完成了初始化，所以直接返回正確就可以了。
/*用于USBH的初始化函數*/ static DSTATUS USBH_initialize(BYTE lun) {//USB HOST庫中已經完成了初始化return RES_OK; }2.3、讀取數據
??讀扇區函數disk_read。用于實現對磁盤數據的讀取，根據具體的磁盤IO編寫，在ff.c文件中會被調用。其函數原型如下：
??DRESULT disk_read(BYTE drv，BYTE*buff，DWORD sector，BYTE．count)；
??根據其原型定義以及我們USB大容量存儲設備的要求，我們可以實現磁盤數據讀取函數如下：
/*用于USBH的讀扇區函數*/ static DRESULT USBH_read(BYTE lun, BYTE *buff, DWORD sector, UINT count) {DRESULT res = RES_ERROR;MSC_LUNTypeDef info;if(USBH_MSC_Read(&hUsbHostFS, lun, sector, buff, count) == USBH_OK){res = RES_OK;}else{USBH_MSC_GetLUNInfo(&hUsbHostFS, lun, &info);switch (info.sense.asc){case SCSI_ASC_LOGICAL_UNIT_NOT_READY:case SCSI_ASC_MEDIUM_NOT_PRESENT:case SCSI_ASC_NOT_READY_TO_READY_CHANGE:USBH_ErrLog ("USB Disk is not ready!");res = RES_NOTRDY;break;default:res = RES_ERROR;break;}}return res; }2.4、寫入數據
??寫扇區函數disk_write。用于實現對磁盤數據的寫入，根據具體的磁盤IO編寫，在ff.c文件中會被調用。其函數原型如下：
??DRESULT disk_write(BYTE drv，const BYTE*buff，DWORD sector，BYTE count)；
??根據其原型定義以及我們USB大容量存儲設備的要求，我們可以實現磁盤數據寫入函數如下：
/*用于USBH的寫扇區函數*/ static DRESULT USBH_write(BYTE lun, const BYTE *buff, DWORD sector, UINT count) {DRESULT res = RES_ERROR;MSC_LUNTypeDef info;if(USBH_MSC_Write(&hUsbHostFS, lun, sector, (BYTE *)buff, count) == USBH_OK){res = RES_OK;}else{USBH_MSC_GetLUNInfo(&hUsbHostFS, lun, &info);switch (info.sense.asc){case SCSI_ASC_WRITE_PROTECTED:USBH_ErrLog("USB Disk is Write protected!");res = RES_WRPRT;break;case SCSI_ASC_LOGICAL_UNIT_NOT_READY:case SCSI_ASC_MEDIUM_NOT_PRESENT:case SCSI_ASC_NOT_READY_TO_READY_CHANGE:USBH_ErrLog("USB Disk is not ready!");res = RES_NOTRDY;break;default:res = RES_ERROR;break;}}return res; }2.5、控制設備相關功能
??存儲媒介控制函數disk_ioctl。可以在此函數里編寫自己需要的功能代碼，比如獲得存儲媒介的大小、檢測存儲媒介的上電與否存儲媒介的扇區數等。如果是簡單的應用，也可以不用編寫。其函數原型如下：
??DRESULT disk_ioctl(BYTE drv，BYTE ctrl，VoiI*buff)；
??根據其原型定義以及我們USB大容量存儲設備的要求，我們可以實現磁盤設備控制相關功能函數如下：
2.6、獲取當前時間
??實時時鐘函數get_fattime。用于獲取當前時間，返回一個32位無符號整數，時鐘信息包含在這32位中。如果不使用時間戳，可以直接返回一個數，如0。其函數原型如下：
??DWORD get_fattime(Void)；
??根據其原型定義以及我們USB大容量存儲設備的要求，我們可以實現磁盤狀態獲取函數如下：
/*讀取時鐘函數*/ DWORD get_fattime(void) {return 0;}??完成上述6個程序的編寫，移植工作也就基本完成了。大家可能會發現，我們實現的函數名似乎與原型函數不一樣，主要是考慮方便在多個存儲設備同時存在時進行操作，我們在目標函數中調用我們實現的函數就可以了。
3、應用測試
??我們完成了FatFS的移植，現在來驗證移植的是否正確。為此，我們來編寫一個應用，向U盤中寫入數據到文件以及讀取文件的數據等。
/* USB HOST MSC操作函數，這部分功能根據需求設定 */ static void MSC_Application(void) {FRESULT res; /* FatFs函數返回值 */uint32_t byteswritten, bytesread; /* 文件讀寫的數量 */uint8_t wtext[] = "This is STM32 working with FatFs!"; /* 寫文件緩沖器 */uint8_t wtext2[] = "這是一個FatFs讀寫的例子！"; /* 寫文件緩沖器 */uint8_t wtext3[] = "這是一個向文件追加數據的測試！"; /* 寫文件緩沖器 */uint8_t rtext[100]; /* 讀文件緩沖器 *//* 注冊文件系統對象到FatFs模塊 */if(f_mount(&USBHFatFS, (TCHAR const*)USBHPath, 0) != FR_OK){/* 錯誤處理 */Error_Handler();}else{/* 打開一個文件 */if(f_open(&USBHFile, "STM32.TXT", FA_OPEN_EXISTING | FA_WRITE) != FR_OK) {/* 錯誤處理 */Error_Handler();}else{res=f_lseek(&USBHFile,f_size(&USBHFile)); //將指針指向文件末//res=f_lseek(&USBHFile,100); //將指針指向文件末/* 寫數據到文件 */res = f_write(&USBHFile, wtext, sizeof(wtext), (void *)&byteswritten);res = f_write(&USBHFile, "\r\n", sizeof("\r\n")-1, &byteswritten); res = f_write(&USBHFile, wtext2, sizeof(wtext2), (void *)&byteswritten);res = f_write(&USBHFile, "\r\n", sizeof("\r\n")-1, &byteswritten);res = f_write(&USBHFile, wtext3, sizeof(wtext3), (void *)&byteswritten);res = f_write(&USBHFile, "\r\n", sizeof("\r\n")-1, &byteswritten);if((byteswritten == 0) || (res != FR_OK)){/* 錯誤處理 */Error_Handler();}else{/* 關閉文件 */f_close(&USBHFile);/* 打開文件讀 */if(f_open(&USBHFile, "STM32.TXT", FA_READ) != FR_OK){/* 錯誤處理 */Error_Handler();}else{/* 從文件讀數據 */res = f_read(&USBHFile, rtext, sizeof(rtext), (void *)&bytesread);if((bytesread == 0) || (res != FR_OK)){/* 錯誤處理 */Error_Handler();}else{/* 關閉文件 */f_close(&USBHFile);/* 比較讀和寫的數據 */if((bytesread != byteswritten)){ /* 錯誤處理*/Error_Handler();}else{/* 無錯誤 */}}}}}}FATFS_UnLinkDriver(USBHPath); }??我們先在U盤上創建的文件，名為“STM32.TXT”，在上述源碼中，我們創建完文件后將其修改為打開與存在文件。創建的文件如下圖所示：
??向創建的STM32.TXT文件中寫入“This is STM32 working with FatFs!”，我們查看文件內容，結果如下：
??接著我們嘗試向已經存在的文件中追加內容。依然是STM32.TXT文件，我們操作完畢，查看其內容圖下：
??至此，我們完成了FatFS文件系統的移植與測試，從測試結果看，移植是正確的，至少在簡單應用下沒有發現問題。
4、移植小結
??在這篇中，我們移植了FatFS文件系統，并進行了簡單的讀寫測試。從測試的結果來看，FatFS的一直是沒有問題的，至少驗證了在一般的讀寫操作方面是沒有問題的。
??在我們移植時，我們考慮到在同時有多種驅動器的情況下能夠方便的操作。我們定義的磁盤IO操作函數是需要根據實際硬件實現的，然后在系統指定的回調函數中調用我們編寫的磁盤IO函數。這樣就可以實現多個驅動器的操作，事實上FatFS給出的磁盤IO示例中也是這樣建議的。
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總結
以上是生活随笔為你收集整理的文件系统应用笔记之一：FatFS在STM32F4上的移植的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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