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FatFs文件系统移植的文章

 筱肆 2014-04-13

FatFs文件系统移植的文章  

2010-03-09 14:33:19|  分类: RAM |举报 |字号 订阅

补充一点,FatFs的作者写了两个,一个是正宗的FatFs,比较适合大的RAM的设备,另一个是FatFs/Tiny,比较适合小RAM的系统,比如单片机,FatFs/Tiny占用较小的RAM,代价是更慢的读写速度和更少的API函数。不过两个都支持FAT12,FAT16,FAT32文件系统。

下载下来的FatFs的FatFs有两个文件夹,一个是 doc ,FatFs的说明,包括特性,系统函数,以及可能的一些问题,另一个就是源代码文件夹src了,总共8个文件,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,integer.h是文件系统所用到的数据类型的定义,tff.c和tff.h是Tiny的文件系统层和文件系统的API层,还有一个00readme.txt简要的介绍了FatFSHE FatFs/Tiny,包括他们所支持的API,怎么配置等等。

移植的问题,第一个是数据类型,在integer.h里面去定义好数据的类型。第二个,就是配置,打开ff.h(我用的FatFs,不是Tiny),_MCU_ENDIAN,选择你的CPU是大端存储(big endding)还是小端存储(little endding),一般的都用的小端存储,1是小端,2是大端。这个相当重要,一会儿还要谈到这里。其他的,按照自己的需要来配置了,说明文档够清楚了,我就不多说啥了。

第三件事情,就是写底层的驱动函数,包括:

disk_initialize - Initialize disk drive

disk_status - Get disk status

disk_read - Read sector(s)

disk_write - Write sector(s)

disk_ioctl - Control device dependent features

get_fattime - Get current time

所有的函数都牵涉到了选择第几个磁盘的问题,如果仅仅用一个,可以不必理会这个drv 参数。

disk_initialize ,如果不需要的话,直接返回0就行

disk_status ,这个嘛,先不管了,直接返回0就OK

disk_read - Read sector(s)

disk_write - Write sector(s)

读写扇区,注意参数哦!

disk_ioctl 需要回应CTRL_SYNC,GET_SECTOR_COUNT,GET_BLOCK_SIZE 三个命令,正确返回0即

RES_OK,不正确返回RES_ERROR。

所有的命令都从 ctrl 里面去读,返回值仅仅返回这次操作是否有效,而需要传递回去的数据在buff

里面,以下是我的:

CTRL_SYNC命令,直接返回0;

GET_SECTOR_COUNT,得到所有可用的扇区数目(逻辑寻址即LBA寻址方式)

GET_BLOCK_SIZE,得到每个扇区有多少个字节,比如 *((DWORD*)buff) = 512;

其他的命令,返回RES_PARERR

disk_ioctl 这个函数仅仅在格式化的时候被使用,在调试读写的时候,这个函数直接让他返回0就OK 了。

get_fattime - 得到系统的时间,格式请见文档。不用的话,返回0就行。

这样移植了,也基本上就成功了,但是在我的板子上面死活不行,每次一执行到几个宏定义比如

LD_WORD(ptr) (WORD)(*(WORD*)(BYTE*)(ptr)) 就产生数据终止异常( DATA ABORT exception),但是网上的一个兄弟的(ouravr上的一个兄弟,用的SD卡,IAR编译器,平台是STM32,已经成功了,还公布了源码的,这里没有问题啊),没问题。分析下这个几个宏的意思:

LD_WORD(ptr) (WORD)(*(WORD*)(BYTE*)(ptr)) 是在little endding里面定义的

LD_WORD(ptr) ,LD就是load,WORD在integer.h里面定义的是16位的无符号数,那这个需要完成的就是载入一个16位的数,或者说是2个字节,后面的 ptr是参数。(WORD)(*(WORD*)(BYTE*)(ptr)) ,先将这个ptr转换成一个指向BYTE类型数据的指针(BYTE *),在将这个指针转换成一个指向16位无符号数的指针(WORD *),然后用一个 ” * “将这个数据取出来,转换成一个无符号的16位数据,这个仅仅从C语言的角度来看,实际上呢,这个完成的就是从ptr指针指向的位置,取出2个字节,作为一个16位的无符号数取出,而这2个字节是little endding,即小端模式,低字节是低8位,高字节是高8位。

既然是这样的,测试了下,定义了一个BYTE buf[512],定义一个WORD类型 zz,用一个指针pt,让pt指向

buf[0],调用LD_WORD(ptr),zz=LD_WORD(pt);没问题,将pt指向buf[1],呵呵,问题马上出来了,数据终止异常,然后测试了指针指向 buf[3],buf[5]等等奇数个,都是这样的问题,我就郁闷了啊,,编译器的问题!!!!不过还好,找到问题了,就可以解决问题了,在 ff.h里面的宏定义里面把这即个东东给注释掉,然后在ff.c里面把这几个宏定义写成函数,这里贴一个出来:

WORD LD_WORD(void *pt)

{

BYTE *PT = (BYTE*)pt; //定义一个指针,将当前的指针指向的地址的值赋给PT

return (WORD)(PT[0]+PT[1]*256); //计算这个16位数,(低8位在前面,高8位在后面),并来个强制类型转

//换,并返回

}

需要注意的是,LD_WORD返回的就必须是WORD。这样做了,编译器大部分的也可以编译通过,但是ADS就是通不过,有3个地方,

finfo->fsize = LD_DWORD(&dir[DIR_FileSize]); /* Size */

finfo->fdate = LD_WORD(&dir[DIR_WrtDate]); /* Date */

finfo->ftime = LD_WORD(&dir[DIR_WrtTime]); /* Time */

其中,dir的是这样定义的:const BYTE *dir,编译器报错是类型不匹配,因此,这里的几个LD_WORD和LD_DWORD重写,定义成一致的类型即可:

WORD LD_WORD_1(const BYTE *pt)

{

BYTE *PT = (BYTE*)pt;

return (WORD)(PT[0]+PT[1]*256);

}

DWORD LD_DWORD_1(const BYTE *pt)

{

BYTE *PT = (BYTE*)pt;

return ((DWORD)PT[0]+(DWORD)(PT[1]*256)+(DWORD)(PT[2]*65536)+(DWORD)(PT[3]*16777216));

}

而后面改成:

finfo->fsize = LD_DWORD_1(&dir[DIR_FileSize]); /* Size */

finfo->fdate = LD_WORD_1(&dir[DIR_WrtDate]); /* Date */

finfo->ftime = LD_WORD_1(&dir[DIR_WrtTime]); /* Time */

编译,一路OK,然后写一个文件,哇,哈哈哈哈!!!!终于出来了!!!!写文件没问题,读也没问题!@~~~~~测试了常用的函数,都没有问题,包括格式化(f_mkfs,前提是你的disk_ioctl 没问题),测试

了下速度,读12.5M的MP3,大约3秒,写这个12.5M的MP3大约6.5秒,勉强达到要求,再优化下驱动那边就可以更快了!~~~~~~~

发个FatFs的官方网址 http:///fsw/ff/00index_e.html

在具备SPI读/写接口的基础上编写SD卡接口代码,需要编写3个基本接口函数:

  ①向SD卡发送1条命令:

  Static BYTE send-cmd(BYTE cmd,DWORD arg);

  ②向SD卡发送1个数据包:

  Static BOOL xmit—datablock(const BYTE *buff,BYTE token);

  ③从SD卡接收1个数据包:

  static BCK]L rcvr-datablock(BYTE*buff,UINT btr);

  1.2.2 编写DiskIO

  编写好存储媒介的接口代码后,就可以编写DiskIO了,DiskIO结构如图2所示。

  Tiny—FatFs的移植实际上需要编写6个接口函数,分别是:

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  ①DSTATUS disk_initialize(BYTE drv);

  存储媒介初始化函数。由于存储媒介是SD卡,所以实际上是对SD卡的初始化。drv是存储媒介号码,由于Tinv—FatFs只支持一个存储媒介,所以drv应恒为O。执行无误返回0,错误返回非O。

  ②DSTATUS disk_status(BYTE drV);

  状态检测函数。检测是否支持当前的存储媒介,对Tinv—FatFs来说,只要drv为0,就认为支持,然后返回O。

  ③DRESULT disk_read(BYTE drv,BYTE*buff,DWORD sector,BYTE.count);

读扇区函数。在SD卡读接口函数的基础上编写,*buff存储已经读取的数据,sector是开始读的起始扇区,count是需要读的扇区数。1个扇区512个字节。执行无误返回O,错误返回非0。

  ④DRESULT disk_write(BYTE drv,const BYTE*buff,DWORD sector,BYTE count);

  写扇区函数。在SD卡写接口函数的基础上编写,*buff存储要写入的数据,sector是开始写的起始扇区count是需要写的扇区数。1个扇区512个字节。执行无误返回O,错误返回非0。

  ⑤DRESULT disk_ioctl(BYTE drv,BYTE ctrl,VoiI*buff);

  存储媒介控制函数。ctrl是控制代码,*buff存储或接收控制数据。可以在此函数里编写自己需要的功能代码,比如获得存储媒介的大小、检测存储媒介的上电与否存储媒介的扇区数等。如果是简单的应用,也可以不用编写,返回O即可。

  ⑥DWORD get_fattime(Void);

  实时时钟函数。返回一个32位无符号整数,时钟信息包含在这32位中,如下所示:

  bit31:25 年(O..127)从1980年到现在的年数

  bit24:21 月(1…12)

  bit20:16 日(1..31)

  bitl5.1] 时(O..23)

  bitl0:5 分(O..59)

  bit4:0 秒/2(0..29)

  如果用不到实时时钟,也可以简单地返回一个数。正确编写完DiskIO,移植工作也就基本完成了,接下来的工作就是对Tiny—FatFs进行配置。

  2 Tiny—FatFs的配置

  Tiny—FatFs是一款可配置可裁减的文件系统,使用者可以选择自己需要的功能。Tiny—FatFs总共有5个文件,分别是tff.c、tff.h、diskio.c、diskio.h和integer.h。tff_c和integer.h一般不用改动,前面的移植工作主要更改的是diskio.c,而配置Tiny—FatFs则主要修改tff.h和diskio.h。

在diskio.h中,使用者可以根据需要使能disk—write或disk_ioetl。以下代码使能disk_write和disk_ioctl:

  #define—R'EADONLY 0

  #define—USE_IOCTL 1

  在tff.h中,使用者可以根据需要对整个文件系统进行全面的配置:

  ①  #define_MCU_ENDIAN。有1和2两个值可设,默认情况下设1,以获得较好的系统性能。如果单片机是大端模式或者设为1时系统运行不正常,则必须设为2。

  ② #define_FS_READONLY。设为1时将使能只读操作,程序编译时将文件系统中涉及写的操作全部去掉,以节省空间。

  ③#define_FS_MINIMIZE。有0、1、2、3四个选项可设。设0表示可以使用全部Tiny-FatFs提供的用户函数;设1将禁用f_stat、f_getfree、f_unlink、f_mkdir、f_chmod和f_rename;设2将在1的基础上禁用f_opendir和f_readdir;设3将在1和2的基础上再禁用f_lseek。使用者可以根据需要进行裁减,以节省空间。

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  3 TINY-FatFs 的读/写测试

  Tiny-FatFs的功能很强大,提供了丰富而易于使用的用户接口函数,如图3所示。

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  Tiny—FatFs的功能很全,本文仅测试f_mount、f_open、f_read、f_write和f_close五个函数来读一个3.4 MB的文件和写一个1MB的文件,文件名分别为testl.dat和test2.dat。主要代码如下:

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  经过实际测试,在单片机系统时钟为11.059 2 MHz下读一个3.4 MB文件耗时约20 s,平均约170 KB/s;写一个1 MB文件耗时约6s,平均约166 KB/s,在资源有限的单片机系统下这个读/写速度是相当令人满意的。综上所述,FatFs Module具有容易移植、功能强大和易于使用的优点,适用于小型嵌入式系统;又是完全的免费和开源,也可以用于教育科研及其商业用途。

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