FatFsVersion0.01源码分析

只看该作者 · 2019-7-22 16:03

<5> 程序执行示意图

只看该作者 · 2019-7-22 16:03

7、f_mkdir

<1> 函数原型

FRESULT f_mkdir (
const char *path /* Pointer to the directory path */
)

只看该作者 · 2019-7-22 16:04

<2> 函数说明

@函数功能：创建一个目录

      注意：新建一个目录，它虽然是一个空目录（有效存储内容为0），但是

      系统已经为它分配了一个簇的数据空间，用于保存它的目录项。这是与新建一个

      普通文件区别很大的地方。

      另外，新建一个目录时，对新建目录在上一层目录的目录项以及新建目录中的目

      录项的初始化，全部都在win[]中进行操作。

@输入参数：       path  指向路径的指针

@输出参数：FRESULT 成功与否

<3> 备注

只看该作者 · 2019-7-22 16:04

<4> 程序实现方法简述

　　首先调用函数trace_path搜索文件系统中是否存在目标目录，因为是新建目录肯定不存在。那么不存在目录时就返回新建目录所在当前文件夹的目录指针(dirscan、dir）--第一个空目录项位置，并且将当前目录指针所在扇区的内容加载到win[]中。

　　接下来给新建目录在当前文件夹中预定一个目录项位置。然后调用creat_chain函数在FAT表中为新建目录找到一个可用的数据簇，再调用move_window(0)同步FAT表到磁盘中。为新建目录的数据簇初始化，并且初始化第一个目录项。最后，填入新建目录的目录项初始值（目录名、属性、创建时间、数据簇起始位置）到win[]中。然后同步到磁盘中，完成整个新建目录的工作。

☆ 注意

<1> 创建一个新目录，不仅会在其上一层目录中添加对应的目录项并初始化，并且会给新建目录分配一个簇的数据空间，并进行初始化。

<2> 新建一个目录时，会将新建目录的数据簇和对应目录项所在扇区都同步到磁盘中，这与文件必须通过调用f_sync才能同步是不一样的。

<3> 新建一个目录会给目录分配数据空间，而新建文件则是没有的，这也是一个巨大的差别。

<4> 新建一个目录的所有操作都是在win[]中进行的，不管是新建目录的对应目录项，还是新建目录的数据空间都是在win[]中进行的。

只看该作者 · 2019-7-22 16:05

<5> 程序执行示意图

① 程序刚执行

② 程序执行中

③ 程序执行后

只看该作者 · 2019-7-22 16:05

8、f_unlink

<1> 函数原型

FRESULT f_unlink (
const char *path /* Pointer to the file or directory path */
)

只看该作者 · 2019-7-22 16:05

<2> 函数说明

@函数功能：删除一个文件或者目录

      　　 1、删除目录或者文件的簇链（回收数据空间）

      　　 2、文件或者目录的目录项被设置成为删除（0xE5），注意目录项并没有回收，只是标记为删除

@输入参数： path  指向路径的指针

@输出参数：FRESULT 成功与否

<3> 备注

只看该作者 · 2019-7-22 16:06

<4> 程序实现方法简述

　　首先调用函数trace_path搜索文件系统中是否存在所要删除的目录或者文件，如果不存在就返回失败；如果存在就返回对应目录项的位置（dirscan、dir），并且将对应目录项所在扇区的内容加载到win[]中。

判断要删除的是不是目录，如果是目录还要判断是不是非空目录，如果是非空目录则不允许删除。如果是空目录，那么就可以删除。

删除文件或者目录时，首先删除簇链（数据空间），然后修改目录项为删除状态（0xE5），最后同步目录项所在扇区win[]缓冲区到磁盘中，完成删除。

只看该作者 · 2019-7-22 16:06

<5> 程序执行示意图

① 程序刚执行

② 程序执行中

③ 程序执行后

只看该作者 · 2019-7-22 16:06

9、f_lseek

<1> 函数原型

FRESULT f_lseek (
FIL *fp, /* Pointer to the file object */
DWORD ofs /* File pointer from top of file */
)

只看该作者 · 2019-7-22 16:07

<2> 函数说明

@函数功能：移动文件指针，实际上就是修改文件指针（当前簇号、当前扇区号、文件指针fptr）

@输入参数： fp 文件信息指针

　　ofs 定位文件指针的位置（从文件头部开始的偏移量）

@输出参数： fp 返回重新定位后的文件信息（包含文件指针）

FRESULT 成功与否

<3> 备注

只看该作者 · 2019-7-22 16:07

<4> 程序实现方法简述

首先要对缓冲区buffer进行同步，因为文件指针中的curr_sect代表的是当前处在buffer中物理扇区号。现在要移动指针，也就是要移动当前扇区号curr_sect，所以要先将buffer进行同步。

　　偏移量进行修正，因为可能偏移量超过了文件的大小，修正后的偏移量直接赋给fptr。

接下来根据偏移量，结合着当前的文件信息FIL类型的对象计算出移动指针后的簇号、扇区号。倘若移动后的文件指针没有512字节对齐，则还需要将curr_sect指向的物理扇区内容读取到buffer中。这样接下来的文件读写操作才不会出错。

只看该作者 · 2019-7-22 16:08

<5> 程序执行示意图

① 程序执行前

② 程序执行中和程序执行后

只看该作者 · 2019-7-22 16:08

10、f_readdir

<1> 函数原型

FRESULT  f_readdir (
      DIR *scan,             /* Pointer to the directory object */
      FILINFO *finfo          /* Pointer to file information to return */
)

只看该作者 · 2019-7-22 16:08

<2> 函数说明

@函数功能：从当前目录项指针处读取一个目录项，并且移动目录指针到下一个索引

@输入参数： scan：要读取的目录

               finfo 目录的信息

                     finfo->fname[0] = 0          ：这是一个空目录项

                     finfo->fname[0] = others ：这是一个非空目录项

@输出参数：FRESULT 成功与否

<3> 备注

只看该作者 · 2019-7-22 16:09

<4> 程序实现方法简述

首先将目录指针当前所在物理扇区读取到win[]中，然后调用get_fileinifo函数从当前目录指针处读取当前目录项并处理后存入finfo中。最后，还要移动目录项指针到下一个索引位置。

只看该作者 · 2019-7-22 16:09

<5> 程序执行示意图

① 程序执行

② 程序执行后

只看该作者 · 2019-7-22 16:10

四、FATFS文件系统解惑

1、win[]和buffer

   文件系统用了两种重要的缓冲区win[]和buffer。这两种缓冲区的用途在第二章和第三章中已经阐述。但是深层次的思考，它们对应磁盘扇区的读写时机是什么？也即是说什么时候需要从磁盘中读取数据以更新缓冲区，又什么时候需要将缓冲区中的内容同步到磁盘。

   常见的磁盘比如说SD卡、硬盘，它们的扇区大小512字节，对磁盘进行一次读写的字节数要是512的倍数，而非随意的几个字节都可以。

buffer的魅力：

　　如果文件系统设计成这样：从当前文件指针处，读取2个字节到用户缓冲区，需要将磁盘对应的扇区读一次；再次读2个字节到用户缓冲区，又从磁盘的对应扇区读一次，那么效率肯定很慢，频繁的读取相同的扇区是一件很蠢的事。

　　在第二次读2个字节到用户缓冲区中的时候，可以看看需要的数据是否就处于buffer缓冲区中（第一次已经将一个扇区读如buffer），如果在就直接从buffer中读，如果不在再从磁盘中读。显然，这样做可以避免重复读取相同的扇区，只有到了迫不得已的时候才会读取磁盘其他的扇区。这样做提高了系统的效率。

　　对于写文件时，buffer的作用也是类似的：第一次写入2个字节，需要先将文件指针对应磁盘的扇区读入buffer，然后通过用户缓冲区修改对应2个字节的内容；第二次写入2个字节的时候，如果写入的位置仍然在当前扇区的话，可以直接将用户缓冲区的内容替换掉接下来的2个字节的内容………如果迫不得已需要更换扇区，那将缓冲区中的内容同步到磁盘中，然后读入下一个扇区的内容到缓冲区中。

win[]的魅力：

   操作win[]最底层的函数move_window，如果读取的扇区号不变那么没必要重新读取磁盘。如果读取扇区号改变了，先将win[]同步到磁盘，然后读取另外一个扇区的内容到win[]中。

　　这样的好处就是：假设我们如果不需要切换扇区，只对一个扇区进行读写操作。只在第一次读写的时候，将磁盘的内容读取到缓冲区中，接下来的读写操作实际上只是在缓冲区中进行的，而并没有实时的同步到磁盘中。一旦当我们切换扇区号的时候，就将win[]中的数据同步到磁盘中。显然，这样的效率很高，要比每一次都同步到磁盘中快的多。

缓冲区在常见情况的功效：

   通常我们读写一个文件，都不是一下很大范围的操作看，经常都是局部范围的读写。局部范围的读写只在第一次读写时，将磁盘中的数据读取到缓冲区中，接下来的操作全部都在缓冲区中进行。最后同步文件时，才将缓冲区的内容写入到磁盘。

总结：

　　win[]和buffer作为磁盘到用户空间之间的过渡桥梁，使得用户的零碎读写操作，变成了磁盘的整存整取操作，提高了文件系统的效率。

　　缓冲区算法实现关键：命中缓冲区就用缓冲区的操作，没命中替换缓冲区。

只看该作者 · 2019-7-22 16:10

2、无缓冲区模式

   FatFs可裁剪成无缓冲区模式的文件系统，也就是阉割掉buffer，但win[]仍然需要。这样对于内存小的MCU来说，是一件非常有益的事情，当然也会为之付出代价—--不能零存领取。

   没有buffer，这样用户空间和文件数据空间是直通的，读写一次至少512字节，所以用户的操作都必须是512字节对齐的，也就是说文件指针要512字节对齐，而不像有buffer那样的任意数值。

   由于DBR/FAT/目录项这些参数的修改，必须是零存领取，所以win[]就必须需要了。

只看该作者 · 2019-7-22 16:10

3、_FS_READONLY模式

Readonly模式，也就是用户对于磁盘只有读取数据的需要，而没有写磁盘的要求。这种模式，阉割了代码量，对于ROM比较小的MCU来说也是一件非常有益的事情。但是这种模式对于减少RAM消耗量却起不到大的作用，要想减少RAM只能使用无缓冲buffer的模式。