在實(shí)現(xiàn)如U盤文件讀寫(xiě)，SD卡的文件讀寫(xiě)等工作時(shí)，我們往往需要一個(gè)文件系統(tǒng)來(lái)支持我們的工作。特別在一些MCU應(yīng)用中，文件系統(tǒng)的加入能明顯改善系統(tǒng)交互的友好性。在這一篇中，我們就來(lái)討論FatFS文件系統(tǒng)在STM32F4上的移植和應(yīng)用。

1、準(zhǔn)備工作

??在開(kāi)始FatFS的移植之前我們需要做一些必要的準(zhǔn)備工作。首先需要準(zhǔn)備相應(yīng)的硬件平臺(tái)，我們?cè)谶@里使用的是STM32F407VET6的操作平臺(tái)。USB硬件相關(guān)的庫(kù)的移植工作也已完成。

??其次我們還需要準(zhǔn)備FatFS的相關(guān)源碼，在這里我們使用最新的R0.14b版本，該文件可在網(wǎng)站下載。

??下載的源碼解壓后有兩個(gè)文件夾：document和source，其中document文件夾中是相關(guān)的文檔資料，與網(wǎng)站上的內(nèi)容一樣，在移植時(shí)可以查看這些文檔來(lái)工作。Source文件夾中則是源碼相關(guān)的文件，主要包括：

??在上圖所示的一系列文件中，00readme.txt文件有對(duì)各個(gè)文件的介紹，我們查看其內(nèi)容如下：

??在這些文件中，ff.c和ff.h是核心文件。ffunicode.c是字符編碼，會(huì)根據(jù)配置文件的配置選擇編碼。ffsystem.c文件根據(jù)自己的需要決定。所以與具體的應(yīng)用平臺(tái)相關(guān)的，并需要我們來(lái)實(shí)現(xiàn)的文件是配置文件ffconf.h和磁盤操作文件diskio.h與diskio.c，這幾個(gè)文件也是我們移植的重點(diǎn)。

2、實(shí)現(xiàn)移植

??我們已經(jīng)完成了移植的準(zhǔn)備工作，接下來(lái)就來(lái)實(shí)現(xiàn)面向大容量U盤的應(yīng)用移植。前面我們已經(jīng)說(shuō)過(guò)，移植需要處理的文件是配置文件ffconf.h和磁盤操作文件diskio.h與diskio.c。

??關(guān)于配置文件ffconf.h其實(shí)它本身有一個(gè)實(shí)例，我們只需要根據(jù)需要修改配置就好。這里我們需要修改的配置參數(shù)包括：

??所支持的編碼方式配置參數(shù)FF_CODE_PAGE，這個(gè)關(guān)系到文件編碼的問(wèn)題，我們將其配置為簡(jiǎn)體中文支持。

??邏輯驅(qū)動(dòng)器的數(shù)量配置參數(shù)FF_VOLUMES，F(xiàn)atFS可以同時(shí)應(yīng)用于多個(gè)驅(qū)動(dòng)器，所以我們需要根據(jù)實(shí)際情況配置驅(qū)動(dòng)器的數(shù)量。

??時(shí)間戳配置參數(shù)FF_FS_NORTC，我們大多時(shí)候并不需要記錄時(shí)間戳，所以在這里我們將其關(guān)閉。

??余下就是實(shí)現(xiàn)磁盤IO操作的相關(guān)函數(shù)，在FatFS的幫助文檔中告訴了我們需要實(shí)現(xiàn)的函數(shù)有兩類：一類是磁盤設(shè)備控制相關(guān)的函數(shù)，主要是獲取設(shè)備狀態(tài)函數(shù)、初始化設(shè)備函數(shù)、讀取數(shù)據(jù)函數(shù)、寫(xiě)入數(shù)據(jù)函數(shù)以及控制設(shè)備相關(guān)功能函數(shù)；二類是實(shí)時(shí)時(shí)鐘操作函數(shù)，主要是獲取當(dāng)前時(shí)間函數(shù)。所以實(shí)現(xiàn)這6個(gè)函數(shù)就是移植的主要工作。

2.1、獲取設(shè)備狀態(tài)函數(shù)

??磁盤狀態(tài)檢測(cè)函數(shù)disk_status。用于檢測(cè)磁盤狀態(tài)，在ff.c文件中會(huì)被調(diào)用。其函數(shù)原型如下：

??DSTATUS disk_status(BYTE drV)；

??根據(jù)其原型定義以及我們USB大容量存儲(chǔ)設(shè)備的要求，我們可以實(shí)現(xiàn)磁盤狀態(tài)獲取函數(shù)如下：

/*用于USBH的狀態(tài)獲取函數(shù)*/
static DSTATUS USBH_status(BYTE lun)
{
 DRESULT res = RES_ERROR;
 
 if(USBH_MSC_UnitIsReady(&hUsbHostFS, lun))
 {
  res = RES_OK;
 }
 else
 {
  res = RES_ERROR;
 }
 
 return res;
}

2.2、初始化設(shè)備函數(shù)

??存儲(chǔ)媒介初始化函數(shù)disk_initialize。用于對(duì)磁盤設(shè)備進(jìn)行初始化，在ff.c文件中會(huì)被調(diào)用。其函數(shù)原型如下：

??DSTATUS disk_initialize(BYTE drv)；

??根據(jù)其原型定義以及我們USB大容量存儲(chǔ)設(shè)備的要求，我們可以實(shí)現(xiàn)磁盤驅(qū)動(dòng)器初始化函數(shù)，但這里我們其實(shí)不需要，因?yàn)樵赨SB HOST庫(kù)中已經(jīng)完成了初始化，所以直接返回正確就可以了。

/*用于USBH的初始化函數(shù)*/
static DSTATUS USBH_initialize(BYTE lun)
{
  //USB HOST庫(kù)中已經(jīng)完成了初始化
 return RES_OK;
}

2.3、讀取數(shù)據(jù)

??讀扇區(qū)函數(shù)disk_read。用于實(shí)現(xiàn)對(duì)磁盤數(shù)據(jù)的讀取，根據(jù)具體的磁盤IO編寫(xiě)，在ff.c文件中會(huì)被調(diào)用。其函數(shù)原型如下：

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

??根據(jù)其原型定義以及我們USB大容量存儲(chǔ)設(shè)備的要求，我們可以實(shí)現(xiàn)磁盤數(shù)據(jù)讀取函數(shù)如下：

/*用于USBH的讀扇區(qū)函數(shù)*/
static DRESULT USBH_read(BYTE lun, BYTE *buff, DWORD sector, UINT count)
{
 DRESULT res = RES_ERROR;
 MSC_LUNTypeDef info;
 
 if(USBH_MSC_Read(&hUsbHostFS, lun, sector, buff, count) == USBH_OK)
 {
  res = RES_OK;
 }
 else
 {
  USBH_MSC_GetLUNInfo(&hUsbHostFS, lun, &info);
 
  switch (info.sense.asc)
  {
  case SCSI_ASC_LOGICAL_UNIT_NOT_READY:
  case SCSI_ASC_MEDIUM_NOT_PRESENT:
  case SCSI_ASC_NOT_READY_TO_READY_CHANGE:
   USBH_ErrLog ("USB Disk is not ready!");
   res = RES_NOTRDY;
   break;
 
  default:
   res = RES_ERROR;
   break;
  }
 }
 
 return res;
}

2.4、寫(xiě)入數(shù)據(jù)

??寫(xiě)扇區(qū)函數(shù)disk_write。用于實(shí)現(xiàn)對(duì)磁盤數(shù)據(jù)的寫(xiě)入，根據(jù)具體的磁盤IO編寫(xiě)，在ff.c文件中會(huì)被調(diào)用。其函數(shù)原型如下：

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

??根據(jù)其原型定義以及我們USB大容量存儲(chǔ)設(shè)備的要求，我們可以實(shí)現(xiàn)磁盤數(shù)據(jù)寫(xiě)入函數(shù)如下：

/*用于USBH的寫(xiě)扇區(qū)函數(shù)*/
static DRESULT USBH_write(BYTE lun, const BYTE *buff, DWORD sector, UINT count)
{
 DRESULT res = RES_ERROR;
 MSC_LUNTypeDef info;
 
 if(USBH_MSC_Write(&hUsbHostFS, lun, sector, (BYTE *)buff, count) == USBH_OK)
 {
  res = RES_OK;
 }
 else
 {
  USBH_MSC_GetLUNInfo(&hUsbHostFS, lun, &info);
 
  switch (info.sense.asc)
  {
  case SCSI_ASC_WRITE_PROTECTED:
   USBH_ErrLog("USB Disk is Write protected!");
   res = RES_WRPRT;
   break;
 
  case SCSI_ASC_LOGICAL_UNIT_NOT_READY:
  case SCSI_ASC_MEDIUM_NOT_PRESENT:
  case SCSI_ASC_NOT_READY_TO_READY_CHANGE:
   USBH_ErrLog("USB Disk is not ready!");
   res = RES_NOTRDY;
   break;
 
  default:
   res = RES_ERROR;
   break;
  }
 }
 
 return res;
}

2.5、控制設(shè)備相關(guān)功能

??存儲(chǔ)媒介控制函數(shù)disk_ioctl。可以在此函數(shù)里編寫(xiě)自己需要的功能代碼，比如獲得存儲(chǔ)媒介的大小、檢測(cè)存儲(chǔ)媒介的上電與否存儲(chǔ)媒介的扇區(qū)數(shù)等。如果是簡(jiǎn)單的應(yīng)用，也可以不用編寫(xiě)。其函數(shù)原型如下：

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

??根據(jù)其原型定義以及我們USB大容量存儲(chǔ)設(shè)備的要求，我們可以實(shí)現(xiàn)磁盤設(shè)備控制相關(guān)功能函數(shù)如下：

/*USBH IO控制函數(shù) */
static DRESULT USBH_ioctl(BYTE lun, BYTE cmd, void *buff)
{
 DRESULT res = RES_ERROR;
 MSC_LUNTypeDef info;
 
 switch (cmd)
 {
 /* Make sure that no pending write process */
 case CTRL_SYNC:
  res = RES_OK;
  break;
 
 /* Get number of sectors on the disk (DWORD) */
 case GET_SECTOR_COUNT :
  if(USBH_MSC_GetLUNInfo(&hUsbHostFS, lun, &info) == USBH_OK)
  {
   *(DWORD*)buff = info.capacity.block_nbr;
   res = RES_OK;
  }
  else
  {
   res = RES_ERROR;
  }
  break;
 
 /* Get R/W sector size (WORD) */
 case GET_SECTOR_SIZE :
  if(USBH_MSC_GetLUNInfo(&hUsbHostFS, lun, &info) == USBH_OK)
  {
   *(DWORD*)buff = info.capacity.block_size;
   res = RES_OK;
  }
  else
  {
   res = RES_ERROR;
  }
  break;
 
  /* Get erase block size in unit of sector (DWORD) */
 case GET_BLOCK_SIZE :
 
  if(USBH_MSC_GetLUNInfo(&hUsbHostFS, lun, &info) == USBH_OK)
  {
   *(DWORD*)buff = info.capacity.block_size / USB_DEFAULT_BLOCK_SIZE;
   res = RES_OK;
  }
  else
  {
   res = RES_ERROR;
  }
  break;
 
 default:
  res = RES_PARERR;
 }
 
 return res;
}

2.6、獲取當(dāng)前時(shí)間

??實(shí)時(shí)時(shí)鐘函數(shù)get_fattime。用于獲取當(dāng)前時(shí)間，返回一個(gè)32位無(wú)符號(hào)整數(shù)，時(shí)鐘信息包含在這32位中。如果不使用時(shí)間戳，可以直接返回一個(gè)數(shù)，如0。其函數(shù)原型如下：

??DWORD get_fattime(Void)；

??根據(jù)其原型定義以及我們USB大容量存儲(chǔ)設(shè)備的要求，我們可以實(shí)現(xiàn)磁盤狀態(tài)獲取函數(shù)如下：

/*讀取時(shí)鐘函數(shù)*/
DWORD get_fattime(void)
{
 
 return 0;
 
}

??完成上述6個(gè)程序的編寫(xiě)，移植工作也就基本完成了。大家可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，我們實(shí)現(xiàn)的函數(shù)名似乎與原型函數(shù)不一樣，主要是考慮方便在多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備同時(shí)存在時(shí)進(jìn)行操作，我們?cè)谀繕?biāo)函數(shù)中調(diào)用我們實(shí)現(xiàn)的函數(shù)就可以了。

3、應(yīng)用測(cè)試

??我們完成了FatFS的移植，現(xiàn)在來(lái)驗(yàn)證移植的是否正確。為此，我們來(lái)編寫(xiě)一個(gè)應(yīng)用，向U盤中寫(xiě)入數(shù)據(jù)到文件以及讀取文件的數(shù)據(jù)等。

/* USB HOST MSC操作函數(shù)，這部分功能根據(jù)需求設(shè)定 */
static void MSC_Application(void)
{
  FRESULT res;                      /* FatFs函數(shù)返回值 */
  uint32_t byteswritten, bytesread;           /* 文件讀寫(xiě)的數(shù)量 */
  uint8_t wtext[] = "This is STM32 working with FatFs!"; /* 寫(xiě)文件緩沖器 */
  uint8_t wtext2[] = "這是一個(gè)FatFs讀寫(xiě)的例子！"; /* 寫(xiě)文件緩沖器 */
  uint8_t wtext3[] = "這是一個(gè)向文件追加數(shù)據(jù)的測(cè)試！"; /* 寫(xiě)文件緩沖器 */
  uint8_t rtext[100];                  /* 讀文件緩沖器 */
  
  /* 注冊(cè)文件系統(tǒng)對(duì)象到FatFs模塊 */
  if(f_mount(&USBHFatFS, (TCHAR const*)USBHPath, 0) != FR_OK)
  {
    /* 錯(cuò)誤處理 */
    Error_Handler();
  }
  else
  {
    /* 打開(kāi)一個(gè)文件 */
    if(f_open(&USBHFile, "STM32.TXT", FA_OPEN_EXISTING | FA_WRITE) != FR_OK) 
    {
      /* 錯(cuò)誤處理 */
      Error_Handler();
    }
    else
    {
      res=f_lseek(&USBHFile,f_size(&USBHFile));  //將指針指向文件末
      //res=f_lseek(&USBHFile,100);  //將指針指向文件末
      /* 寫(xiě)數(shù)據(jù)到文件 */
      res = f_write(&USBHFile, wtext, sizeof(wtext), (void *)&byteswritten);
      res = f_write(&USBHFile, "\\r\\n", sizeof("\\r\\n")-1, &byteswritten); 
      res = f_write(&USBHFile, wtext2, sizeof(wtext2), (void *)&byteswritten);
      res = f_write(&USBHFile, "\\r\\n", sizeof("\\r\\n")-1, &byteswritten);
      res = f_write(&USBHFile, wtext3, sizeof(wtext3), (void *)&byteswritten);
      res = f_write(&USBHFile, "\\r\\n", sizeof("\\r\\n")-1, &byteswritten);
      
      if((byteswritten == 0) || (res != FR_OK))
      {
        /* 錯(cuò)誤處理 */
        Error_Handler();
      }
      else
      {
        /* 關(guān)閉文件 */
        f_close(&USBHFile);
        
        /* 打開(kāi)文件讀 */
        if(f_open(&USBHFile, "STM32.TXT", FA_READ) != FR_OK)
        {
          /* 錯(cuò)誤處理 */
          Error_Handler();
        }
        else
        {
          /* 從文件讀數(shù)據(jù) */
          res = f_read(&USBHFile, rtext, sizeof(rtext), (void *)&bytesread);
          
          if((bytesread == 0) || (res != FR_OK))
          {
            /* 錯(cuò)誤處理 */
            Error_Handler();
          }
          else
          {
            /* 關(guān)閉文件 */
            f_close(&USBHFile);
            
            /* 比較讀和寫(xiě)的數(shù)據(jù) */
            if((bytesread != byteswritten))
            {         
              /* 錯(cuò)誤處理*/
              Error_Handler();
            }
            else
            {
              /* 無(wú)錯(cuò)誤 */
              
            }
          }
        }
      }
    }
  }
  
  FATFS_UnLinkDriver(USBHPath);
}

??我們先在U盤上創(chuàng)建的文件，名為“STM32.TXT”，在上述源碼中，我們創(chuàng)建完文件后將其修改為打開(kāi)與存在文件。創(chuàng)建的文件如下圖所示：

??向創(chuàng)建的STM32.TXT文件中寫(xiě)入“This is STM32 working with FatFs!”，我們查看文件內(nèi)容，結(jié)果如下：

??接著我們嘗試向已經(jīng)存在的文件中追加內(nèi)容。依然是STM32.TXT文件，我們操作完畢，查看其內(nèi)容圖下：

??至此，我們完成了FatFS文件系統(tǒng)的移植與測(cè)試，從測(cè)試結(jié)果看，移植是正確的，至少在簡(jiǎn)單應(yīng)用下沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

4、移植小結(jié)

??在這篇中，我們移植了FatFS文件系統(tǒng)，并進(jìn)行了簡(jiǎn)單的讀寫(xiě)測(cè)試。從測(cè)試的結(jié)果來(lái)看，F(xiàn)atFS的一直是沒(méi)有問(wèn)題的，至少驗(yàn)證了在一般的讀寫(xiě)操作方面是沒(méi)有問(wèn)題的。

??在我們移植時(shí)，我們考慮到在同時(shí)有多種驅(qū)動(dòng)器的情況下能夠方便的操作。我們定義的磁盤IO操作函數(shù)是需要根據(jù)實(shí)際硬件實(shí)現(xiàn)的，然后在系統(tǒng)指定的回調(diào)函數(shù)中調(diào)用我們編寫(xiě)的磁盤IO函數(shù)。這樣就可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)驅(qū)動(dòng)器的操作，事實(shí)上FatFS給出的磁盤IO示例中也是這樣建議的。