SD卡的FatFs文件管理系统

2万 · 2022-1-11 15:12

在前面章节中介绍了使用MM32F3270的SDIO外设驱动SD卡，对SD卡识别和简单的数据读写验证，不过像这样直接操作SD卡存储单元，在实际应用中是不现实的。SD卡一般用来存放文件，所以都需要加载文件系统到里面。
fatfs 是一个通用的文件系统(FAT/exFAT)模块，用于在小型嵌入式系统中实现FAT文件系统。完全用标准C语言编写，所以具有良好的硬件平**立性。可以移植到8051、PIC、AVR、SH、Z80、H8、ARM等系列单片机上而只需做简单的修改。它支持FATl2、FATl6和fat32格式，支持多个存储媒介，具有独立的缓冲区，可以对多个文件进行读/写，并特别对8位单片机和16位单片机做了优化。

本章节主要介绍移植FatFs文件系统到SD卡内。

FatFs的特点
1）Windows兼容的FAT文件系统（支持FAT12/FAT16/FAT32）与平台无关，移植简单；
2）代码量少、效率高；
3）多种配置选项；
4）支持多卷（物理驱动器或分区，最多10个卷）；
5）多个ANSI/OEm代码页包括DBCS；
6）支持长文件名、 ANSI/OEM 或Unicode；
7）支持RTOS；
8）支持多种扇区大小；
9）只读、最小化的API和I/O缓冲区等。
FatFs源码获取
FatFs文件系统的源码可以从FatFs官网下载：
http://elm-chan.org/fsw/ff/00index_e.html
此地址不仅仅包含资料包下载，还包括文件系统一些知识，包括函数说明，函数调用实例等。

官网有对FatFs做详细的介绍，感兴趣可以多了解一些。所有版本的FatFs源码的移植步骤都是类似的，我们选择选择其中一个版本下载即可。

FatFs文件结构
解压之后可看到里面有 doc 和src 这两个文件。

其中doc文件夹里面是一些使用帮助文档，src是FatFs文件系统的源码。

2万 · 2022-1-11 15:16

FatFs的源代码主要包含几个文件：
diskio.c、 diskio.h、 ff.c、 ff.h、 integer.h文件。

其中diskio.c 这个文件是文件系统底层和SD驱动的中间接口的实现代码，移植的时候需要改写在diskio.h中声明的那几个函数，代码在ff.c中被调用；diskio.h定义了FatFs用到的宏；ff.c是一般FatFs的代码文件；ff.h是一般FatFs包含的头文件；integer.h是内部基本类型的定义。

option文件夹下是一些可选的外部c文件，包含了多语言支持需要用到的文件和转换函数。

00readme.txt 说明了当前目录下 diskio.c 、 diskio.h、 ff.c、 ff.h、 integer.h 的功能。

FatFs移植步骤
在工程目录下新建FatFs文件夹，并将src文件夹下的文件复制一份至该文件夹。

使用KEIL打开工程文件并添加FatFs组件，并将src文件夹下的ff.c、 diskio.c 和 cc936.c 三个文件加入FatFs组件中。

加入cc936.c文件可以支持简体中文，同时需要把 FFConf.h 中的 _CODE_PAGE 的宏改成 936。
接着添加FatFs路径到工程选项。

2万 · 2022-1-11 15:17

此时进行编译，会发现提示错误。

编写FatFs接口函数

来看diskio.c文件，注释前面的几个头文件，这里要加入自己的头文件。下面的三个宏定义ATA、MMC、USB也可以改成想要的名称，可以改成SD并定义为0。

然后将函数disk_status、disk_initialize、disk_read、disk_write里面执行的代码注释或者删除，这里需要添加自己的代码。由于上面改了宏定义，这里switch-case也要做一些修改。

更改如下：

对disk_initialize、disk_read、disk_write几个函数也这样更改。

2万 · 2022-1-11 15:18

再次编译，发现提示一个关于get_fattime的错误，get_fattime用来获取当前时间，如果不需要，在ffconf.h中的宏定义#define _FS_NORTC改为1关闭，如果需要这个功能，需要在diskio.c里面，实现get_fattime函数，加入如下代码即可。

然后进行编译，这时错误就没有了。

至此我们已经完成FatFs文件管理系统的移植，不过功能还没有实现，需要在disk_status、disk_initialize、disk_read、disk_writ、disk_ioctl函数中加入执行代码：

设备状态获取
DSTATUS disk_status (
BYTE pdrv    /* Physical drive number to identIFy the drive */
)
{
DSTATUS stat;

stat = disk.drv[pdrv]->disk_status(disk.lun[pdrv]);
return stat;
}

设备初始化
DSTATUS disk_initialize (
BYTE pdrv             /* Physical drive nmuber to identify the drive */
)
{
DSTATUS stat = RES_OK;

if(disk.is_initialized[pdrv] == 0) {
      disk.is_initialized[pdrv] = 1;
      stat = disk.drv[pdrv]->disk_initialize(disk.lun[pdrv]);
}
return stat;
}

读取扇区
DRESULT disk_read (
BYTE pdrv,    /* Physical drive nmuber to identify the drive */
BYTE* buff,    /* Data buffer to store read data */
DWORD sector,          /* Sector address in LBA */
UINT count    /* Number of sectors to read */
)
{
DRESULT res;

res = disk.drv[pdrv]->disk_read(disk.lun[pdrv], buff, sector, count);
return res;
}

扇区写入
DRESULT disk_write (
BYTE pdrv,    /* Physical drive nmuber to identify the drive */
const BYTE* buff, /* Data to be written */
DWORD sector,    /* Sector address in LBA */
UINT count       /* Number of sectors to write */
)
{
DRESULT res;

res = disk.drv[pdrv]->disk_write(disk.lun[pdrv], buff, sector, count);
return res;
}

其他
DRESULT disk_ioctl (
BYTE pdrv,    /* Physical drive nmuber (0..) */
BYTE cmd,    /* Control code */
void* buff    /* Buffer to send/receive control data */
)
{
DRESULT res;

res = disk.drv[pdrv]->disk_ioctl(disk.lun[pdrv], cmd, buff);
return res;
}

关联的代码不再进行详细描述，可在MindMotion官网下载MM32F3270 lib_Samples：
https://www.mindmotion.com.cn/pr ... instream/mm32f3270/
工程路径如下：
~\MM32F3270_Lib_Samples_V0.90\Demo_app\PlayWave_Demo\SPI_I2S_SDIO_FatFs
可以看到详细的样例与功能操作。