零死角玩转stm32-高级篇2、文件系统（Fatfs-0.09、图解移植过程）

-第 2 页- 0、 友情提示 《零死角玩转 STM32》系列教程由初级篇、中级篇、高级篇、系统篇、 四个部分组成，根据野火 STM32 开发板旧版教程升级而来，且经过重新深入编 写，重新排版，更适合初学者，步步为营，从入门到精通，从裸奔到系统，让 您零死角玩转 STM32。M3 的世界，与野火同行，乐意惬无边。 另外，野火团队历时一年精心打造的《STM32 库开发实战指南》将于今 年 10 月份由机械工业出版社出版，该书的排版更适于纸质书本阅读以及更有利 于查阅资料。内容上会给你带来更多的惊喜。是一本学习 STM32 必备的工具 书。敬请期待！ -第 3 页- 2、FatFs (Rev-R0.09) 2.1 实验描述及工程文件清单 实验描述 MicroSD 卡文件系统 FATFS R0.07C 测试实验。在 MicroSD 卡里面创建一个 DEMO.TXT 文本文件，在文件里面写入字符 串“感谢您选用 野火 STM32 开发板 ！^_^”，然后通过串 口将这些内容打印在电脑的超级终端上。这个更新版本的代 码增加了简体中文和长文件名的支持，采用 SDIO 的 4bit+DMA 模式。并图解了文件系统移植的全部过程。 硬件连接 PC12-SDIO-CLK：CLK PC10-SDIO-D2 ：DATA2 PC11-SDIO-D3：CD/DATA3 PD2-SDIO-CMD ：CMD PC8-SDIO-D0：DATA0 PC9-SDIO-D1：DATA1 用到的库文件 startup/start_stm32f10x_hd.c CMSIS/core_cm3.c CMSIS/system_stm32f10x.c FWlib/stm32f10x_gpio.c FWlib/stm32f10x_rcc.c FWlib/stm32f10x_usart.c FWlib/ stm32f10x_sdio.c FWlib/ stm32f10x_dma.c FWlib/ misc.c 用户编写的文件 USER/main.c USER/stm32f10x_it.c -第 4 页- USER/usart1.c USER/ sdio_sdcard.c 文件系统文件 ff9/diskio.c ff9/ff.c ff9/cc936.c 野火 STM32 开发板 MicroSD 卡硬件原理图： 2.2 实验简介 本实验是在上一讲《SDIO（4bit + DMA）》的基础上讲解的，只有上一讲 的实验成功了，文件系统才能跑起来。有关卡的底层的初始化，这里不再详 述，这里着重讲解文件系统的移植和文件系统的应用。这个文档是更新版本， 采用的文件系统的版本是目前最新的 R0.09。 文件系统的源码可以从 fatfs 官网 下载 http://elm-chan.org/fsw/ff/00index_e.html 2.3 FatFS 文件系统简介 FAFFS 是面向小型嵌入式系统的一种通用的 FAT 文件系统。FATFS 完全是 由 AISI C 语言编写并且完全独立于底层的 I/O 介质。因此它可以很容易地不加 修改地移植到其他的处理器当中，如 8051、PIC、AVR、SH、Z80、H8、ARM -第 5 页- 等。FATFS 支持 FAT12、FAT16、FAT32 等格式，所以我们利用前面写好的 SDIO 驱动，把 FATFS 文件系统代码移植到工程之中，就可以利用文件系统的 各种函数，对已格式化的 SD 卡进行读写文件了。 本实验是将 FATFS 移植到野火 STM32 开发板中，CPU 为 STM32F103VET6，是采用 ARM 公司最新内核 ARMV7 的一款单片机。 2.4 移植前的工作 2.4.1 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 FATFS 的目录结构 在移植 FATFS 文件系统之前，我们先要到 FAT 的官网获取源码，版本为 R0.07C。解压之后可看到里面有 doc 和 src 这两个文件夹。doc 文件夹里面是 一些使用文档， src 里面是文件系统的源码。 打开 doc 文件夹，可看到如下文件目录： -第 6 页- 其中 en 和 ja 这两个文件夹里面是编译好的 html 文档，讲的是 FATFS 里 面各个函数的使用方法，这些函数就如 LINUX 下的系统调用，是封装得非常好 的函数，利用这些函数我们就可以操作我们的 MicroSD 卡了。有关具体的函数 我们在用到的时候再讲解。这两个文件夹的唯一区别就是 en 文件夹下的文档 是英文的，ja 文件夹下的是日文的。偏偏就是没中文的，真狗血呀。 00index_e.html 是一些关于 FATFS 的英文简介，updates.txt 是 FATFS 的更新 信息，至于其他几个文件可以不看。 打开 src 文件夹，可看到如下目录： -第 7 页- 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 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 了当前目录下 diskio.c 、diskio.h、ff.c、ff.h、integer.h 的功用、涉及了 FATFS 的版权问题( 是自由软件 )，还讲到了 FATFS 的版本更 新信息。 integer.h：是一些数值类型定义 diskio.c : 底层磁盘的操作函数，这些函数需要用户自己实现 ff.c : 独立于底层介质操作文件的函数，完全由 ANSI C 编写 cc936.c :简体中文支持所需要添加的文件，包含了简体中文的 GBK 和转 换函数。 只要添加进来就行，这个文件不需要修改。 ffconf.h:这个头文件包含了对文件系统的各种配置，如需要支持简体中文 要把_CODE_PAGE 的宏改成 936 并把上面的 cc936.c 文件加入到工程之中 建议阅读这些源码的顺序为：integer.h -> diskio.c -> ff.c 。 关于具体源码的分析不是我能力所及呀，大家就自己研究吧。我的主要工 作是带领大家把这个文件系统移植到我们的开发板上，让这个文件系统先跑起 来，这样才是硬道理呀。文件系统工作起来了的话，源码的分析那自然是大家 的活啦。 2.5 开始移植 首先我们要获取一个完全没有修改过的文件系统源码，然后在 10-MicroSD 卡这个文件夹下的实验代码下移植，这个实验代码实现的是卡的底层的块操 作。注意，我们在移植这个文件系统的过程中会尽量保持文件系统源码的纯 净，尽量做到在修改最少量的源码的情况下移植成功。 首先将 integer.h、diskio.h、diskio.c、ff.h、ff.c 添加到工程目录下的 USER 文件夹下，如下截图： -第 8 页- 然后并回到 MDK 界面下将 diskio.c 、ff.c 这两个文件添加到 USER 目录下，如 下截图： 因为我们要用到这两个 c 文件，所以我们在 main.c 中将这两个 c 文件对应 的头文件 diskio.h 、ff.h 包含进来，如下截图： -第 9 页- 好嘞，下面我们开始编译，这时会出现如下错误： 意思是说 FALSE 跟 TRUE 这两个变量已经定义过了，为什么会出现这个错 误呢？因为在 integer.h 和我们的 M3 库头文件 stm32f10x.h 中都定义了这两个 变量，所以就产生了重复定义： integer.h stm32f10x.h 怎么解决呢，很简单，只要搞掉一个即可，但要去掉哪个呢？我们考虑到 外面的 M3 库很多文件都包含了 stm32f10x.h 这个头文件，假如是修改 -第 10 页- stm32f10x.h 的话工作量会非常大，鉴于此就只能委屈 integer.h 了，修改如 下，将它注释掉： 好嘞，修改之后，我们再编译下，接着又出现如下错误： 意思是说在 diskio.h、ff.c 中 BOOL 、FALSE、TRUE 没定义。刚刚才把人 家注释掉了，不报错才怪。 解决方法如下： 1、将 integer.h 中有关 BOOL 的那句注释掉，注释掉也没太大关系，因为 注释掉的不会怎么用到： 2、在 ff.c 文件的开头重新定义一个布尔变量，取名为 bool，与 stm32f10x.h 中的名字一样： 同时在 ff.c 的第 585 行做如下修改： 现在我们再编译下，发现既没警告也没错误： -第 11 页- 到这里我们算是把文件系统移植成功了，接下来的任务就是调用文件系统 的函数来操作我们的卡了。其实这里的移植是非常非常简单的，要是你学过 LINUX 的话，那里面的 UBOOT 移植，系统移植，那才叫人头疼，就光是目录 里面的文件夹都几千个，更别说是找到要修改的源代码了，刚接触的话绝对叫 你吐血，就连下载个交叉编译器都涉及到移植。 2.6 实验代码分析 FATFS 是独立于底层介质的应用函数库，对底层介质的操作都要交给用户 去实现，其仅仅是提供了一个函数接口而已，函数为空，要用户添加代码。 这几个函数的原型如下，在 diskio.c 中定义： 1. /* Inidialize a Drive */ 2. DSTATUS disk_initialize ( 3. BYTE drv /* Physical drive nmuber (0..) */ 4. ) 1. /* Return Disk Status */ 2. DSTATUS disk_status ( 3. BYTE drv /* Physical drive nmuber (0..) */ 4. ) 1. /* Read Sector(s) */ 2. DRESULT disk_read ( -第 12 页- 3. BYTE drv, /* Physical drive nmuber (0..) */ 4. BYTE *buff, /* Data buffer to store read data */ 5. DWORD sector, /* Sector address (LBA) */ 6. BYTE count /* Number of sectors to read (1..255) */ 7. ) 1. /* Write Sector(s) */ 2. #if _READONLY == 0 3. DRESULT disk_write ( 4. BYTE drv, /* Physical drive nmuber (0..) */ 5. const BYTE *buff, /* Data to be written */ 6. DWORD sector, /* Sector address (LBA) */ 7. BYTE count /* Number of sectors to write (1..255) */ 8. ) 1. /* Miscellaneous Functions */ 2. DRESULT disk_ioctl ( 3. BYTE drv, /* Physical drive nmuber (0..) */ 4. BYTE ctrl, /* Control code */ 5. void *buff /* Buffer to send/receive control data */ 6. ) 这些函数都是操作底层介质的函数，都需要用户自己实现，然后 FATFS 的 应用函数就可以调用这些函数来操作我们的卡了。关于这些底层介质函数是如 何实现的，请参考源码，这里就不贴出来了。 在 diskio.c 的最后我们还得提供了获取时间的函数，因为 ff.c 中调用了这个 函数，而 FATFS 库又没有给出这个函数的原型，所以需要用户实现，不然会编 译出错，函数体为空即可（也可以为它加载 STM32 的 RTC 驱动）： -第 13 页- 实现好底层介质的操作函数之后，我们就可以回到应用层了，下面我们从 main 函数开始看起。有关系统初始化和串口初始化这部分请参考前面的教程， 这里不再详述。 首先我们调用函数 disk_initialize( 0 ); 将我们的底层硬件初始化 好，这一步非常重要，如果不成功的话，接下来什么都干不了。 f_open( &fsrc , "0:/Demo.TXT" , FA_CREATE_NEW | FA_WRITE); 将 在刚刚开辟的工作区的盘符 0 下打开一个名为 Demo.TXT 的文件，以只写的方 式打开，如果文件不存在的话则创建这个文件。并将 Demo.TXT 这个文件关联 到 fsrc 这个结构指针，以后我们操作文件就是通过这个结构指针来完成的。 f_write(&fsrc, textFileBuffer, sizeof(textFileBuffer), &br); 将缓冲区的数据写到刚刚打开的 Demo.TXT 文件中。写完之后调用 f_close(&fsrc);。关闭文件， f_open(&fsrc, "0:/Demo.TXT", FA_OPEN_EXISTING | FA_READ);以只 读的方式打开刚刚的文件。 f_read( &fsrc, buffer, sizeof(buffer), &br ); 将文件的内容读到 缓冲区，然后调用 printf("\r\n %s ", buffer);将数据打印到电脑的超级终 端。 最后调用 f_close(&fsrc);关闭文件。当被打开的文件操作完成之后都要 调用 f_close();将它关闭，就像一块动态分配的内存在用完之后都要调用 free()来将它释放。 这里涉及到了 FATFS 文件系统库函数的操作，如果你学过 LINUX 系统调用 的话，操作这些函数将是非常简单，没有学过的话也没太大的关系，因为 FATFS 源码目录 doc 这个文件夹中提供了每个应用函数的用法，如 f_mount(): -第 14 页- 2.7 实验现象 将野火 STM32 开发板供电(DC5V)，插上 JLINK，插上串口线(两头都是母 的交叉线)，插上 MicroSD 卡( 野火用的是 1G，4G 的也已经测试通过 )，打开 超级终端，配置超级终端为 115200 8-N-1，将编译好的程序下载到开发板，即 可看到超级终端打印出如下信息： -第 15 页- -第 16 页- 友情提示 2、FatFs (Rev-R0.09) 2.1 实验描述及工程文件清单 2.2 实验简介 2.3 FatFS文件系统简介 2.4 移植前的工作 2.4.1 分析FATFS的目录结构 2.5 开始移植 2.6实验代码分析 2.7 实验现象