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    fatfs移植

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    fatfs移植

    帖子 由 Admin 于 2013-07-31, 11:24 am

    最近做的spi flash,本打算弄个文件系统,由于之前用过了JFFS、YAFFS和TrueFFS,代码量都相当的大,这次想找款代码量不那么吓人的,学习一下,听说配置会相对复杂一些。选来选去,最终选定了FatFS,代码量足够的小,最新的R0.09版本只有1个.c文件(当然,还有一个底层的要自己写,option文件夹里的无视),老点版本就更小了。而且更新很频繁,用户量也够大,就选定它了。尽管最后由于硬件和项目原因未能实际的移植它到vxWorks,但学过的还是要记录下。 


        在这里http://elm-chan.org/fsw/ff/00index_e.html下载源码,只有800多K,小的可怜,还可以下载示例程序,有***R、Win32、lpc等多平台已实现的方案。打开看src文件夹,一个option文件夹、00readme.txt、diskio.h、ff.c、ff.h、ffconf.h和interger.h。移植时需要修改的文件主要包括ffconf.h和interger.h,后者是在它的定义与目标平台上的有冲突,或者用的不习惯时修改的。


        在做具体修改之前,先大概阅读下FatFS的源代码,可以先读integer.h,了解所用的数据类型,然后是ff.h,了解文件系统所用的数据结构和各种函数声明,再就是diskio.h,了解与介质相关的数据结构和操作函数。ff.c这个文件相对较大,可以在最后将所实现的函数大致扫描一遍,之后根据用户应用层程序调用函数的次序仔细阅读相关代码。各个文件都可以直接用记事本打开查阅,非常方便。ff.h中的几个结构体十分重要,列举如下,首先是最基础的文件系统结构体:


    /* File system object structure (FATFS) */  


    typedef struct {  


        BYTE    fs_type;        /* FAT子类型,一般在mount时用,置0表示未挂载*/  


        BYTE    drv;            /* 物理驱动号,一般为0*/  


        BYTE    csize;          /* 每个簇的扇区数目(1,2,4...128) */  


        BYTE    n_fats;         /* 文件分配表的数目(1,2) */  


        /*FAT文件系统依次为:引导扇区、两个文件分配表、根目录区和数据区*/  


        BYTE    wflag;          /* 标记文件是否被改动过,为1时要回写*/  


        BYTE    fsi_flag;       /* 标记文件系统信息是否被改动过,为1时要回写*/  


        WORD    id;             /* 文件系统挂载ID */  


        WORD    n_rootdir;      /* 根目录区入口(目录项)的个数(用于FAT12/16)*/  


    #if _MAX_SS != 512   


        WORD    ssize;          /* 每扇区的字节数(用于扇区大于512Byte的flash) */  


    #endif   


    #if _FS_REENTRANT   


        _SYNC_t sobj;           /* 允许重入,即定义同步对象,用在tiny中*/  


    #endif   


    #if !_FS_READONLY   


        DWORD   last_clust;     /* 最后一个被分配的簇*/  


        DWORD   free_clust;     /* 空闲簇的个数*/  


        DWORD   fsi_sector;     /* 存放fsinfo的扇区(用于FAT32) */  


    #endif   


    #if _FS_RPATH   


        DWORD   cdir;           /* 允许相对路径时用,存储当前目录起始簇(0:root)*/  


    #endif   


        DWORD   n_fatent;       /* FAT入口数(簇的数目 + 2)*/  


        DWORD   fsize;          /* 每个FAT所占扇区*/  


        DWORD   fatbase;        /* FAT起始扇区*/  


        DWORD   dirbase;        /* 根目录起始扇区(FAT32:Cluster#) */  


        DWORD   database;       /* 数据目录起始扇区*/  


        DWORD   winsect;        /* 当前缓冲区中存储的扇区号*/  


        BYTE    win[_MAX_SS];   /* 单个扇区缓存*/  


    } FATFS;  





     然后是与之相关的文件和文件夹结构体,附上具体注释:


    /* File object structure (FIL) */  


    typedef struct {  


        FATFS*  fs;             /* 所在的fs指针*/  


        WORD    id;             /* 所在的fs挂载编号*/  


        BYTE    flag;           /* 文件状态*/  


        BYTE    pad1;           /* 不知道含义,也未见程序使用*/  


        DWORD   fptr;           /* 文件读写指针*/  


        DWORD   fsize;          /* 大小*/  


        DWORD   sclust;         /* 文件起始簇(fsize=0时为0) */  


        DWORD   clust;          /* 当前簇*/  


        DWORD   dsect;          /* 当前数据扇区*/  


    #if !_FS_READONLY   


        DWORD   dir_sect;       /* 包含目录项的扇区 */  


        BYTE*   dir_ptr;        /* Ponter to the directory entry in the window */  


    #endif   


    #if _USE_FASTSEEK   


        DWORD*  cltbl;          /*指向簇链接映射表的指针*/  


    #endif   


    #if _FS_SHARE   


        UINT    lockid;         /* File lock ID (index of file semaphore table) */  


    #endif   


    #if !_FS_TINY   


        BYTE    buf[_MAX_SS];   /* File data read/write buffer */  


    #endif   


    } FIL;  





     下面是目录的:





    /* Directory object structure (DIR) */  


    typedef struct {  


        FATFS*  fs;             /* 同上*/  


        WORD    id;  


        WORD    index;          /* 当前读写索引号 */  


        DWORD   sclust;         /* 文件数据区开始簇*/  


        DWORD   clust;          /* 当前簇*/  


        DWORD   sect;           /* 当前扇区*/  


        BYTE*   dir;            /* 扇区缓存中当前SFN入口指针,SFN含义未知,猜测和LFN类似,与文件名相关*/  


        BYTE*   fn;             /* Pointer to the SFN (in/out) {file[8],ext[3],status[1]} */  


    #if _USE_LFN   


        WCHAR*  lfn;            /* Pointer to the LFN working buffer */  


        WORD    lfn_idx;        /* Last matched LFN index number (0xFFFF:No LFN) */  


    #endif   


    } DIR;  





        其他类似f_mount、f_open等接口API就不细说了,在挂载的时候其实真正起作用的是chk_mounted函数,在这里才会将挂载分区的相关信息分配到FatFS结构体中;还有一个get_fat函数,也比较重要,在f_open和许多目录操作的函数中都有用到,而且FAT入口这个表达也十分晦涩,而它又调用了一个move_window的函数,也是十分晦涩难懂,可能是我英语太烂的缘故吧。实际上,move_window的作用是改变文件系统的当前工作扇区,如果要迁移到的是当前扇区,直接返回,如果不是,就将原扇区写回,若是FAT表,还要写进备份区。


        熟悉了代码结构后,现在开始作修改了,首先修改ffconf.h文件配置与硬件相关的文件系统特性,然后自己添加一套底层操作即可。先看ffconf.h,里面定义了很多宏,可以根据自己需要一一配置:


        先看功能配置:


    _FS_TINY:文件系统为标准的还是微型的,默认为标准的(0);


    _FS_READONLY:文件系统是否为只读,默认为可读写(0),若只读则f_write、f_sync、 f_unlink、f_mkdir、f_chmod、f_rename、f_truncate和f_getfree不可用;


    _FS_MINIMIZE:裁剪文件系统的功能,默认为全部功能(0),若为1、2则会移除大部分链接、目录等功能;


    _USE_STRFUNC:是否允许字符串操作,默认为不允许(0),这个看个人需求,一般情况下设置为1即可,如果工作在windows下,为保证文件兼容性(如换行符’\n’和回车符’\r’)建议将此项设置为2;


    _USE_MKFS:是否允许使用f_mkfs函数,默认为0,用于创建文件夹,建议开启;


    _USE_FORWARD:用于允许f_forward函数,只有开启tiny文件系统时才用到,该函数用于将读写的数据立即转存到数据流中,以节省RAM空间;


    _USE_FASTSEEK:是否开启快速索引,默认为0,开启后,会使用FIL结构体中的cltbl元素来加快搜索;


    _CODE_PAGE:指定目标系统使用的OEM代码页,默认为日语(932),改为936简体中文;OEM是什么意思呢?在OS编码中,unicode是一种双字节字符编码,无论中文还是英文,或者其他语言统一到2个字节,它与现有的任何编码(ASCII,GB等)都不兼容。WindowsNT(2000)的内核即使用该编码,所有数据进入内核前转换成UNICODE,退出内核后在转换成版本相关的编码(通常称为OEM,在简体中文版下即为GB);


    _USE_LEN、_MAX_LEN、_LFN_UNICODE:这三个的意思不是很清楚,但是确定是与长文件名有关的,不建议开启,否则又要多加函数,麻烦;


    _FS_RPATH:是否允许相对路径,让我选择就不开启,否则逻辑变得复杂不说,代码量也变多了一些;


        再看硬件相关配置:


    _VOLUMES:磁盘(flash)逻辑卷数,默认为1,不建议修改;


    _MAX_SS:扇区大小,默认512Byte,最大可设置4096Byte;


    _MULTI_PARTITION:分区选项,默认为0,即一个分区,若想要多分区可自行设置;


    _USE_ERASE:是否允许扇区擦除,默认为0,若开启则要在disk_ioctl函数中添加擦除命令代码;


        最后是文件系统配置:


    _WORD_ACCESS:数据递进格式,默认为0,即以字节为单位递进,兼容性更强,若你的系统最新单位为字(2Byte),则可设为1;


    _FS_REENTRANT、_FS_TIMEOUT、_SYNC_t:这三个选项与文件系统是否允许重入有关,所直白点,就是能否被多线程同时访问,像RTOS中,一般建议开启,_SYNC_t可定义为对应OS中的操作对象,windows下为HANDLE,uCos中为OS_EVENT,vxWorks中为SEMAPHORE。另外,开启后还需要添加ff_req_grant、ff_rel_grant和ff_del_syncobj三个函数,实际上实现的功能就是申请互斥量、释放互斥量和删除互斥量的意思,可以定义OS封装即可;


    _FS_SHARE:和上面的类似,表示文件系统最大允许同时打开多少文件,默认为0,即只能打开一个。


        在配置这些选项的时候,可以根据定义阅读ff.c文件中的相关代码,基本上能对整体的结果有了了解,完成了ffconf.h后,再就是编写底层接口了,在新一点的FatFs中,并未提供函数接口模版,可以下老版的拷过来,也可以打开doc文件夹下的帮助文档00index_e.htm文件,里面有底层函数接口的格式及各个参数的描述。至于底层驱动,我只做过spi flash的,这个可以参考我上一篇文章。需要注意的是,底层读写函数中的参数sector指的是扇区的序号,需要自己换算成驱动接口中的字节位置。


        到这里,移植基本完成了,如果你的文件系统出现LD_WORD(ptr) (WORD)(*(WORD*)(BYTE*)(ptr))有问题(数据异常终止DATA ABORT exception之类的)的情况,请百度搜索“转一篇比较详细介绍FatFS文件系统移植的文章”就可以搞定了,那里有详细的解决办法。

      目前的日期/时间是2018-05-28, 9:12 am