logo资料库

FatFs使用说明—基于SmartARMCortexM3-1700.pdf

发布时间：2022-04-03 发布人：admin 分类：互联网 资料大小：0.40M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
第1页 / 共39页
第2页 / 共39页
第3页 / 共39页
第4页 / 共39页
第5页 / 共39页
第6页 / 共39页
第7页 / 共39页
第8页 / 共39页
资料共39页，剩余部分请下载后查看
    目 录 1.1 1.2 1.3 第 1 章 FatFs 使用说明................................................................................................1 简介...........................................................................................................................1 特性...........................................................................................................................1 应用...........................................................................................................................1 FatFs 软件包中相关文件.................................................................................2 1.3.1 FatFs 应用范围.................................................................................................2 1.3.2 FatFs 配置.........................................................................................................2 1.3.3 FatFs API 函数选择..........................................................................................4 1.3.4 1.3.5 路径名格式.......................................................................................................5 1.3.6 关于长文件名...................................................................................................6 1.3.7 重入...................................................................................................................7 1.3.8 执行有效的文件访问.......................................................................................7 1.3.9 临界区...............................................................................................................8 1.3.10 FatFs 的其它特性和新进展.............................................................................8 1.3.11 程序移植...........................................................................................................9 FatFs 软件包提供的 API 函数.......................................................................17 1.3.12
    1.1 简介 第1章 FatFs 使用说明 随着信息技术的发展，当今社会的信息量越来越大，以往由单片机构成的系统简单地对 存储媒介按地址、按字节的读／写已经不能满足人们实际应用的需要，于是利用文件系统对 存储媒介进行管理成了今后单片机系统的一个发展方向。目前常用的文件系统主要有微软的 FATl2、FATl6、FAT32、NTFS 以及 Linux 系统下的 EXT2 和 EXT3 等。由于微软 Windows 的广泛应用，在当前的消费类电子产品中，用得最多的还是 FAT 文件系统，如 U 盘、MP3、 MP4 和数码相机等，所以找到一款容易移植和使用、占用硬件资源相对较小而功能又强大 的 FAT 开源文件系统，对于单片机系统设计者来说是很重要的。 FatFs Module 是一种完全免费开源的 FAT 文件系统模块，专门为小型的嵌入式系统而 设计。它完全用标准 C 语言编写，且完全独立于 I/O 层，可以移植到 8051、PIC、AVR、SH、 Z80、H8 和 ARM 等系列单片机上且只需做简单的修改。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。 FatFs Module 有个简化版本 Tiny-FatFs，它跟完全版 FatFs 不同之处主要有两点： (1) 占用内存更少，只要 1 KB RAM； (2) 1 次仅支持 1 个存储介质。 完全版 FatFs 和 Tiny-FatFs 的用法一样，仅仅是包含不同的头文件，本文主要以完全版 讲解 FatFs 的使用。 1.2 特性 Windows 兼容的 FAT 文件系统； 平台无关，容易移植； 代码量小； 多种配置选项： 支持多卷（物理驱动器或分区）； 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。 1.3 应用 FatFs Module 一开始就是为了能在不同的单片机上使用而设计的，所以具有良好的层次 结构，如图 1.1 所示。 图 1.1 FatFs 模块层次结构图 1
    最顶层是应用层，使用者无需理会 FatFs Module 的内部结构和复杂的 FAT 协议，只需 要调用 FatFs Module 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。 中间层 FatFs Module 实现了 FAT 文件读／写协议。FatFs Module 的完全版提供的是 ff.c、 ff.h，简化版 Tiny-FatFs 提供的是 tff.c、tff.h。除非有必要，使用者一般不用修改，使用时将 需要版本的头文件直接包含进去即可。 需要使用者编写移植代码的是 FatFs Module 提供的底层接口，它包括存储媒介读／写 接口 Disk I/O 和供给文件创建修改时间的实时时钟。 本文讲解时移植硬件平台为 ZLG 公司的 SmartCortexM3-1700 和普通 U 盘。LPC1768 是一款 32 位 Cortex-M3 内核的单片机，具有多达 64 KB 的 SRAM、512 KB 的内部 Flash 和 丰富的外设。软件平台是 Keil 集成开发环境。 1.3.1 FatFs 软件包中相关文件 1． 平台无关 ffconf.h FatFs 模块配置文件 ff.h FatFs 和应用模块公用的包含文件 ff.c FatFs 模块 diskio.h FatFs and disk I/O 模块公用的包含文件 integer.h 数据类型定义 option 可选的外部功能 2． 平台相关（不属于 FatFs 需要由用户提供） diskio.c FatFs 与 disk I/O 模块接口层文件 1.3.2 FatFs 应用范围 支持 FAT12、FAT16 和 FAT32； 可打开的文件：无限制，依赖于有效的存储器； 支持最多 10 个卷； 文件大小：与 FAT 类型有关(upto 4G-1 bytes)； 卷大小：与 FAT 类型有关(upto 2T bytes on 512 bytes/sector)； 簇大小：与 FAT 类型有关(upto 64K bytes on 512 bytes/sector)； 扇区大小：与 FAT 类型有关(upto 4K bytes)。 FatFs 模块在移植时需先注意以下两点： ANSI C FatFs 模块是用 ANSI C 编写的中间件，只要编译器遵循 ANSI C，它都是平台无关的。 整型大小 FatFs 假定 char/short/long 的长度为 8/16/32 位，而 int 为 16 位或 32 位，这些相应的定 义位于 integer.h 文件。这在大多数的编译器上都不会是问题，但是当与预定义的内容发生冲 突时，需要用户注意。 1.3.3 FatFs 配置 文件系统的配置项都在 ffconf.h 文件之中。 (1) _FS_TINY ：这个选项在 R0.07 版本之中开始出现，在之前的版本都是以独立的 C 2
    文件出现，现在通过一个宏来修改使用起来更方便； (2) _FS_MINIMIZE、_FS_READONLY、_USE_STRFUNC、_USE_MKFS、 _USE_FORWARD 这些宏是用来对文件系统进行裁剪的，下面的 1.3.4 小节中有详 细介绍； (3) _CODE_PAGE ：本选项用于设置语言码的类型，对应的字库可以在网上下载，其 选项如下： 932 - Japanese Shift-JIS (DBCS, OEM, Windows) 936 - Simplified Chinese GBK (DBCS, OEM, Windows) 949 - Korean (DBCS, OEM, Windows) 950 - Traditional Chinese Big5 (DBCS, OEM, Windows) 1250 - Central Europe (Windows) 1251 - Cyrillic (Windows) 1252 - Latin 1 (Windows) 1253 - Greek (Windows) 1254 - Turkish (Windows) 1255 - Hebrew (Windows) 1256 - Arabic (Windows) 1257 - Baltic (Windows) 1258 - Vietnam (OEM, Windows) 437 - U.S. (OEM) 720 - Arabic (OEM) 737 - Greek (OEM) 775 - Baltic (OEM) 850 - Multilingual Latin 1 (OEM) 858 - Multilingual Latin 1 + Euro (OEM) 852 - Latin 2 (OEM) 855 - Cyrillic (OEM) 866 - Russian (OEM) 857 - Turkish (OEM) 862 - Hebrew (OEM) 874 - Thai (OEM, Windows) ASCII only (Valid for non LFN cfg.) (4) _USE_LFN ：取值为 0~3，主要用于长文件名的支持及缓冲区的动态分配： 0：不支持长文件名； 1：支持长文件名存储的静态分配，一般是存储在 BSS 段； 2：支持长文件名存储的动态分配，存储在栈上； 3：支持长文件名存储的动态分配，存储在堆上。 (5) _MAX_LFN ：可存储长文件的最大长度，其值一般为（12~255），但是缓冲区一 般占(_MAX_LFN + 1) * 2 bytes； (6) _LFN_UNICODE ：为 1 时才支持 unicode 码； (7) _FS_RPATH ：R0.08a 版本改动配置项，取值范围 0~2： 0：去除相对路径支持和函数； 1：开启相对路径并且开启 f_chdrive()和 f_chdir()两个函数； 2：在 1 的基础上添加 f_getcwd()函数。 3
    (8) _VOLUMES ：支持的逻辑设备数目； (9) _MAX_SS ：扇区缓冲的最大值，其值一般为 512； (10) _MULTI_PARTITION：定义为 1 时，支持磁盘多个分区； (11) _USE_ERASE ：R0.08a 新加入的配置项，设置为 1 时，支持扇区擦除； (12) _WORD_ACCESS ：如果定义为 1，则可以使用 word 访问； (13) _FS_REENTRANT ：定义为 1 时，文件系统支持重入，但是需要加上跟操作系统 信号量相关的几个函数，函数在 syscall.c 文件中； (14) _FS_SHARE ：文件支持的共享数目。 FatFs 只要求提供 FatFs 模块所必需的底层磁盘 I/O 函数，如果存在一个可工作的目标磁 盘模块，你仅需将编写的新函数附加到 FatFs 模块上，如果没有，则需要提供其它磁盘模块 或者从头编写底层驱动。FatFs 中所有定义的函数并不总是必需的，例如，在只读配置模式 下，磁盘写函数是不需要的。表 1.1 显示了 FatFs 的函数需要依赖于配置选项。 表 1.1 函数依赖配置选项 函数 要求 注意事项 disk_initialize disk_status disk_read disk_write disk_ioctl (CTRL_SYNC) disk_ioctl (GET_SECTOR_COUNT) disk_ioctl (GET_SECTOR_SIZE) disk_ioctl (GET_BLOCK_SIZE) disk_ioctl (CTRL_ERASE_SECTOR) get_fattime ff_convert ff_wtoupper ff_cre_syncobj ff_del_syncobj ff_req_grant ff_rel_grant ff_mem_alloc ff_mem_free 1.3.4 FatFs API 函数选择 Always Always Always _FS_READONLY == 0 _FS_READONLY == 0 _USE_MKFS == 1 _MAX_SS >= 1024 _USE_MKFS == 1 _USE_ERASE == 1 _FS_READONLY == 0 _USE_LFN >= 1 _USE_LFN >= 1 _FS_REENTRANT == 1 _FS_REENTRANT == 1 _FS_REENTRANT == 1 _FS_REENTRANT == 1 _USE_LFN == 3 _USE_LFN == 3 磁盘 I/O 函数 Unicode 支持函数 有效文件位于 option/cc*.c. 操作系统依赖函数 有效文件位于 option/sysca ll.c. 表 1.2 显示了通过配置选项对 API 函数进行选择（剪裁）以减小模块代码大小。 4
    功能 f_mount f_open f_close f_read f_write f_sync f_lseek f_opendir f_readdir f_stat f_getfree f_truncate f_unlink f_mkdir f_chmod f_utime f_rename f_chdir f_chdrive f_getcwd f_mkfs f_forward f_putc f_puts f_printf f_gets 表 1.2 API 函数选择 _FS_MINIMIZE 0 1 2 x x x x x x x x x x x x x x x x x x 3 x x x x x x x x x x x _FS_READONLY 1 0 x x x x x x x x x x x x x _USE_STRFUNC 1 0 x x x x _FS_RPATH 0 2 1 x x x x _USE_MKFS 1 0 x _USE_FORWARD 1 0 x 1.3.5 路径名格式 FatFs 模块上使用的路径名格式类似于 DOS/Windows 下的文件名，格式如下： "[drive#:][/]directory/file" FatFs 模块支持长文件名（LFN）和 DOS 8.3 文件名（SFN）。当使能 LFN 特性时 (_USE _LFN > 0)，可以使用长文件名，子目录用‘\’或者‘/’隔开，这与 DOS/Windows API 函 数接口是相同的方式，不同的是逻辑驱动器用数字带一个冒号来指定的。当一个驱动器号被 忽略时，默认为驱动器 0 或者当前驱动器。控制字符（\0~\x1F）被认为是路径名的末尾。 首位或中间嵌入的空格是合法的，当配置为 LFN 时被看作是名字的一部分，配置为非 LFN 时被视为路径名的末尾。空格和点号被忽略。 默认配置下（_FS_RPATH == 0），FatFs 没有一个像操作系统面向文件系统的当前目录 的概念。卷上的所有对象总是以根目录下的完整路径名来指定，不允许点目录名。标题分隔 符’/’被忽略，它可以存在或省略，默然的驱动器号为 0。 5
    当使能相对路径时（_FS_RPATH == 1），如果存在标题分隔符，指定的路径是指相对 于根目录，如果没有标题分隔符，指定目录是指相对于用 f_chdir 函数设置的当前目录，路 径名中允许使用点名称。默认的驱动器是用 f_chdrive 函数设定的当前驱动器。 表 1.3 路径名格式 _FS_RPATH == 0 _FS_RPATH == 1 驱动器 0 根目录 驱动器 0 根目录 驱动器 2 根目录 驱动器 2 根目录 路径名 file.txt 驱动器 0 根目录下的一个文件 当前驱动器当前目录下的一个文件 /file.txt 驱动器 0 根目录下的一个文件 当前驱动器根目录下的一个文件 / 2: 2:/ 2:file.txt 驱动器 2 根目录下的一个文件 驱动器 2 当前目录下的一个文件 ../file.txt 文件名非法 . 文件名非法 .. 文件名非法 dir1/.. 文件名非法 /.. 文件名非法 上级目录下的一个文件 此目录 当前目录的上级目录 当前目录 根目录（） 当前驱动器当前目录 当前驱动器根目录 驱动器 2 当前目录 驱动器 2 根目录 1.3.6 关于长文件名 FatFs 从 0.07 版本开始支持长文件名（LFN）。在调用文件函数时，一个文件的两个文 件名（SFN 与 LFN）是通用的，除了 f_readdir 函数。支持长文件特性将需要一个额外的工 作缓冲区，此缓冲区的大小可以通过设置_MAX_LFN 来以可用的内存大小相符。因为长文 件名可长达 255 个字符，因此_MAX_LFN 应该设置为 255 来支持全特性的 LFN 选项。当工 作缓冲区的大小容不下给出的文件名时文件函数就会因为 FR_INVALID_NAME 而调用失 败。 表 1.4 ARM7 上的 LFN 配置 编码页 程序大小 SBCS（单字节字符集） +3.7K 932（日文 Shift-JIS） +62K 936（简体中文 GBK） +177K 949（韩文 Korean） +139K 950（繁体中文 Big5） +111K 当使能 LFN，模块增加的大小由编码页（Code Page）类型决定，表 1.4 显示了 LFN 禁 用与使用某些编码来使能时模块的不同大小。日语、中文与韩国语拥有成千上万的字词，因 需要一个巨大的 OEM-Unicode 双向转换表，模块的大小将大大的增大，如表 1.4 所示。 注：FAT 文件系统的 LFN 特性是微软公司的专利。当在商用产品上使用时，根据最终目的的不同可 能需要获得微软的许可证。 6
    1.3.7 重入 对不同卷的文件操作总是可以同时地工作，而与重入设置无关。而对于同一个卷的重入 访问可以通过使能_FS_REENTRANT 选项。此时，在 ff.c 中的与平台相关的锁定函数必须 为每个 RTOS 重新编写。如果一个文件函数调用时其访问的卷正被另一个线程使用，则此 访问将阻塞直到该卷解锁。如果等待时间超过了_TIMEOUT 毫秒，则函数将因 FR_TIMEOUT 而终止。某些 RTOS 可能不支持超时操作。 f_mount 与 f_mkfs 函数是个例外，这些函数对于同一个卷不会重入。当使用这些函数时， 其它线程必须关闭此卷中相应的文件，避免对此卷的访问。 注意此部分描述的是 FatFs 自身的重入，与底层磁盘 I/O 的重入无关。 1.3.8 执行有效的文件访问 为了在小型的嵌入式系统中得到优秀的读写效率，应用程序程序员需要可考虑 FatFs 究 竟做了什么。磁盘中的数据是通过下面的方式来被 f_read 函数传送。 图 1.2 读非对齐扇区（短型） 图 1.3 读非对齐扇区（长型） 图 1.4 读对齐扇区 文件 I/O 缓冲区（file I/O buffer）表示一个将被读/写数据的扇区的缓冲区。扇区缓冲区 可以是每个文件对象私有的，或者是文件系统共享的，缓冲区配置选项_FS_TINY 决定在文 件数据传输中使用哪种扇区缓冲区。当选择小缓冲区（1），数据内存的使用量将降低到每 个文件对象 512 字节。在这种情况下，FatFs 只使用一个扇区缓冲区来进行文件数据传输以 及 FAT/目录访问。配置为小缓冲区的缺点是：每次文件数据传输时 FAT 数据缓冲都会丢失 而必须从一个簇的边界开始重新载入数据。不过从其体面的表现与少内存消耗这方面来考 虑，这对于多数的应用也是合适的。 7
    分享到：
    赞 收藏

    相关推荐

    最新资料