读写SD是嵌入式系统中一个比较基础的功能，在很多应用中都可以用得上SD卡。折腾了几天，总算移植成功了 最新版Fatfs（Fatfs R0.09） ，成功读写SD卡下文件。
FatFs 是一个通用的文件系统模块，用于在小型嵌入式系统中实现FAT文件系统。 FatFs 的编写遵循ANSI C，因此不依赖于硬件平台。它可以嵌入到便宜的微控制器中，如 8051, PIC, AVR, SH, Z80, H8, ARM 等等，不需要做任何修改。
1. SD卡/TF卡 硬件接口
SD卡有两种操作接口，SDIO和SPI。 使用SDIO口的速度比较快,SPI的速度比较慢 。
SD卡引脚描述如下： SD卡SPI接法如下：
 
我使用的是正点原子的开发板，所以采用的是SPI接口的模式。
TF卡SDIO 模式和SPI模式 引脚定义：
可以发现Micro SD卡只有8个引脚是因为比SD卡少了一个Vss。使用TF转SD的卡套套在Micro SD卡上，这样一来大小就和SD卡一样大，这时候卡套上的9个引脚就和SD卡一样了，你可以完全当做SD卡来操作。
2. SD卡底层驱动
SD卡的操作比较复杂，需要多看看一些文档 。 这里附上SD底层驱动代码，代码说明详见注释
3. Fatfs 移植
FatFs 软件包中相关文件：
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
diskio.c FatFs 与disk I/O 模块接口层文件(不属于 FatFs 需要由用户提供)
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
(3) _CODE_PAGE ：本选项用于设置语言码的类型
(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。
(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 开源文件系统 从R0.07e 之后 版本开始就不再提供底层接口文件 diskio.c 模板，这里附上根据
以上SD卡底层驱动对应的 diskio.c 源码：
#include "common.h"/*-----------------------------------------------------------------------*//* Inidialize a Drive */DSTATUS disk_initialize ( BYTE drv /* Physical drive nmuber (0..) */){ u8 state; if(drv) { return STA_NOINIT; //仅支持磁盘0的操作 } state = SD_Init(); if(state == STA_NODISK) { return STA_NODISK; } else if(state != 0) { return STA_NOINIT; //其他错误：初始化失败 } else { return 0; //初始化成功 }}/*-----------------------------------------------------------------------*//* Return Disk Status */DSTATUS disk_status ( BYTE drv /* Physical drive nmuber (0..) */){ if(drv) { return STA_NOINIT; //仅支持磁盘0操作 } //检查SD卡是否插入 if(!SD_DET()) { return STA_NODISK; } return 0;}/*-----------------------------------------------------------------------*//* Read Sector(s) */DRESULT disk_read ( BYTE drv, /* Physical drive nmuber (0..) */ BYTE *buff, /* Data buffer to store read data */ DWORD sector, /* Sector address (LBA) */ BYTE count /* Number of sectors to read (1..255) */){ u8 res=0; if (drv || !count) { return RES_PARERR; //仅支持单磁盘操作，count不能等于0，否则返回参数错误 } if(!SD_DET()) { return RES_NOTRDY; //没有检测到SD卡，报NOT READY错误 } if(count==1) //1个sector的读操作 { res = SD_ReadSingleBlock(sector, buff); } else //多个sector的读操作 { res = SD_ReadMultiBlock(sector, buff, count); } /* do { if(SD_ReadSingleBlock(sector, buff)!=0) { res = 1; break; } buff+=512; }while(--count); */ //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; }}/*-----------------------------------------------------------------------*//* Write Sector(s) */#if _READONLY == 0DRESULT disk_write ( BYTE drv, /* Physical drive nmuber (0..) */ const BYTE *buff, /* Data to be written */ DWORD sector, /* Sector address (LBA) */ BYTE count /* Number of sectors to write (1..255) */){ u8 res; if (drv || !count) { return RES_PARERR; //仅支持单磁盘操作，count不能等于0，否则返回参数错误 } if(!SD_DET()) { return RES_NOTRDY; //没有检测到SD卡，报NOT READY错误 } // 读写操作 if(count == 1) { res = SD_WriteSingleBlock(sector, buff); } else { res = SD_WriteMultiBlock(sector, buff, count); } // 返回值转换 if(res == 0) { return RES_OK; } else { return RES_ERROR; }}#endif /* _READONLY *//*-----------------------------------------------------------------------*//* Miscellaneous Functions */DRESULT disk_ioctl ( BYTE drv, /* Physical drive nmuber (0..) */ BYTE ctrl, /* Control code */ void *buff /* Buffer to send/receive control data */){ DRESULT res; if (drv) { return RES_PARERR; //仅支持单磁盘操作，否则返回参数错误 } //FATFS目前版本仅需处理CTRL_SYNC，GET_SECTOR_COUNT，GET_BLOCK_SIZ三个命令 switch(ctrl) { case CTRL_SYNC: SD_CS_ENABLE(); if(SD_WaitReady()==0) { res = RES_OK; } else { res = RES_ERROR; } SD_CS_DISABLE(); break; case GET_BLOCK_SIZE: *(WORD*)buff = 512; res = RES_OK; break; case GET_SECTOR_COUNT: *(DWORD*)buff = SD_GetCapacity(); res = RES_OK; break; default: res = RES_PARERR; break; } return res;}/*-----------------------------------------------------------------------*//* User defined function to give a current time to fatfs module *//* 31-25: Year(0-127 org.1980), 24-21: Month(1-12), 20-16: Day(1-31) */ /* 15-11: Hour(0-23), 10-5: Minute(0-59), 4-0: Second(0-29 *2) */ DWORD get_fattime (void){ return 0;}
这里的结构函数为Fatfs提供和SD卡的通信接口。 在 最新版本的Fatfs中还加入了对中文文件名的支持，需要修改 ffconf.h
#define _CODE_PAGE 936 //- Simplified Chinese GBK (DBCS, OEM, Windows)
同时应该添加 option/cc936.c文件。但是这个文件有700多K占相当大的ROM， 像stm32F103RBT6这种小FLASH的MCU根本不行 ，加入当前工程文件中代码将增加160KB 左右。
配置好Stm32的串口和SPI等IO口设置后，就可以使用Fatfs做一些文件操作了。
4. Fatfs 文件操作
文件分配表FAT(File AllocationTable)用来记录文件所在位置的表格.它对于硬盘的使用是非常重要的，假若丢失文件分配表，那么硬盘上的数据就会因无法定位而不能使用了。
Fatfs 文件系统减轻了操作SD卡的工作量，调用其提供的函数就可以方便的操作文件，读写删改等。
这里提供一个main.c 示例：
#include "common.h"#include <string.h>FRESULT scan_files (char* path);#define F_PUTS 1 //测试向文件写入字符串#define F_READ 1 //测试从文件中读出数据#define F_UNLINK 0 //测试删除文件#define SCAN_FILES 1 //测试目录扫描FATFS fs;FRESULT res;FIL file; UINT br;BYTE buffer[4096]; //以上变量作为全局变量 可以避免一些Bugint main(void){ u16 i,n; //stm32 初始化 RCC_Configuration(); NVIC_Configuration(); USART_Configuration(); SPI_Configuration(); GPIO_Configuration(); //fatfs 操作 f_mount(0, &fs); //如果data.txt存在，则打开；否则，创建一个新文件 res = f_open(&file, "0:/data.txt",FA_OPEN_ALWAYS|FA_READ|FA_WRITE ); if(res!=FR_OK) { printf("\r\n f_open() fail .. \r\n"); }else{ printf("\r\n f_open() success .. \r\n"); }#if F_READ while(1){ //使用f_read读文件 res = f_read(&file, buffer, 1, &br); //一次读一个字节知道读完全部文件信息 if (res == FR_OK ) { printf("%s",buffer); }else{ printf("\r\n f_read() fail .. \r\n"); } if(f_eof(&file)) {break;} } /*if( f_gets(buffer,sizeof(buffer),&file) != NULL) //使用f_gets读文件 ,存在 Bugs 待调试 { printf("%s",buffer); }else{ printf("\r\n f_gets() fail .. \r\n"); } */ #endif#if F_PUTS //将指针指向文件末 //res = f_lseek(&file,(&file)->fsize); res = f_lseek(&file,file.fsize); n = f_puts("\r\n hello dog ..\r\n", &file) ; //向文件末写入字符串 if(n<1) //判断写是否成功 { printf("\r\n f_puts() fail .. \r\n"); }else{ printf("\r\n f_puts() success .. \r\n"); } #endif#if F_UNLINK res = f_unlink("test.jpg"); //前提SD下存在一个test.jpg if(res!=FR_OK) { printf("\r\n f_unlink() fail .. \r\n"); }else{ printf("\r\n f_unlink() success .. \r\n"); }#endif#if SCAN_FILES printf("\r\n the directory files : \r\n"); scan_files("/"); //扫描根目录#endif f_close(&file); f_mount(0, NULL); while(1);}FRESULT scan_files ( char* path /* Start node to be scanned (also used as work area) */){ FRESULT res; FILINFO fno; DIR dir; int i; char *fn; /* This function is assuming non-Unicode cfg. */#if _USE_LFN static char lfn[_MAX_LFN + 1]; fno.lfname = lfn; fno.lfsize = sizeof lfn;#endif res = f_opendir(&dir, path); /* Open the directory */ if (res == FR_OK) { i = strlen(path); for (;;) { res = f_readdir(&dir, &fno); /* Read a directory item */ if (res != FR_OK || fno.fname[0] == 0) break; /* Break on error or end of dir */ if (fno.fname[0] == '.') continue; /* Ignore dot entry */#if _USE_LFN fn = *fno.lfname ? fno.lfname : fno.fname;#else fn = fno.fname;#endif if (fno.fattrib & AM_DIR) { /* It is a directory */ sprintf(&path, "/%s", fn); res = scan_files(path); if (res != FR_OK) break; path = 0; } else { /* It is a file. */ printf("\r\n %s/%s \r\n", path, fn); } } } return res;}
其中 目录扫描函数 scan_files( char * path) 参数格式如下：
这里使用到了f_puts()函数，所以必须在ffconf.h 中修改 #define _USE_STRFUNC 1
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