FATFS移植 - 基于N32G4FR在SD卡(sd nand)上移植FATFS文件系统

2024-01-05 18:17:51 雷龙发展

文章目录

FATFS移植 - 基于N32G4FR在SD卡(sd nand)上移植FATFS文件系统

1. 前言

2. FATFS文件系统介绍

2.1 文件系统的概念和作用

2.2 FATFS的特点和优势

3. 相关源码获取

3.1 FatFs文件源码下载

3.2 国民技术N32软件开发套件获取

4. 文件架构说明

4.1 FatFs文件架构说明

4.1.1 本地离线文档访问方式

4.1.2 源码文件介绍

4.2 国民技术N32文件架构说明

5. FatFs移植

5.1 SD卡/SD nand读写实现

5.2 FatFs移植

5.2.1 添加源文件

5.2.2 添加设备号

5.2.3 修改 `disk_status()` 函数

5.2.4 修改 `disk_initialize()` 函数

5.2.5 修改 `disk_read()` 函数

5.2.6 修改 `disk_write()` 函数

5.2.7 修改 `disk_ioctl()` 函数

5.2.8 修改 `ffconf.h` 取消 `get_fattime` 实现

5.2.9 接口测试

5.2.10 调用通用文件操作接口进行读写测试

5.2.10.1 `f_mount()` 函数

5.2.10.2 `f_mkfs()` 函数

5.2.10.3 读写测试

6. 结束语

————————————————

1. 前言

FATFS(File Allocation Table File System)是一个轻量级的文件系统,被广泛应用于嵌入式系统和小型存储设备中。它由Chan提供,并在嵌入式系统中得到了广泛的应用和支持。


FatFS官网地址为:FatFs - Generic FAT Filesystem Module。


本文主要分享关于 FatFS 文件系统在SD卡/SD nand上的移植使用,本文所采用的硬件环境如下:


  • 控制器:国民技术 N32G4FR,Cortex-M4内核控制器

  • SD nand:创世 CSNP4GCR01-AMW,4Gb SD nand


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2. FATFS文件系统介绍

2.1 文件系统的概念和作用

在计算机系统中,文件系统是用于组织和管理存储介质上的文件和目录的一种结构。文件系统提供了对文件的读取、写入、删除、重命名等操作,以及对目录的创建、删除、遍历等操作。它使得用户和应用程序能够方便地访问和管理存储设备上的数据。


2.2 FATFS的特点和优势

FATFS是一个开源的文件系统,具有以下特点和优势:


  1. 轻量级和高效性:FATFS是一个轻量级的文件系统,适用于资源受限的嵌入式系统和小型存储设备。它的代码量相对较小,占用的存储空间较少,并且具有较高的运行效率。


  2. 跨平台兼容性:FATFS可以在多个操作系统和平台上运行,包括嵌入式系统、Windows、Linux等。这使得开发人员可以方便地将FATFS应用于不同的硬件平台和操作系统环境中。


  3. 易于集成和使用:FATFS的源代码结构清晰,具有简单的API接口,易于集成到嵌入式系统的应用程序中。开发人员可以通过简单的函数调用来实现文件的读写、目录的创建和遍历等操作。


  4. 支持多种存储介质:FATFS支持多种存储介质,包括SD卡、SPI Flash、硬盘等。它可以根据不同的存储介质进行配置和适配,并提供统一的文件系统接口。


  5. 支持多种文件操作:FATFS支持常见的文件操作,如文件的打开、关闭、读取、写入、定位等。它还支持目录的创建、删除、重命名和遍历,以及文件和目录的属性管理。


  6. 支持长文件名和短文件名:FATFS同时支持长文件名(Long File Name,LFN)和短文件名(Short File Name,SFN)。这使得文件系统更加灵活和兼容,能够处理各种不同的文件命名规则。


  7. 支持文件系统的格式化和检查:FATFS提供了格式化和检查文件系统的功能。开发人员可以通过相应的API函数来格式化存储介质并创建文件系统,也可以进行文件系统的检查和修复。这使得文件系统能够保持良好的状态,提高数据的可靠性和完整性。


  8. 支持文件的读写缓存:FATFS允许开发人员配置读写缓存,以提高文件的读写性能。通过使用读写缓存,可以减少对存储介质的频繁访问,提高文件的读写速度。


  9. 具有错误处理和容错机制:FATFS提供了错误处理和容错机制,能够检测和处理各种错误情况。例如,当存储介质出现错误或不可用时,FATFS能够进行相应的错误处理和恢复,保证文件系统的稳定性和可靠性。


3. 相关源码获取

3.1 FatFs文件源码下载

移植FatFs,第一步当然就是获取对应的移植文件了, FatFs的源文件在其官网上即可直接下载,地址:FatFs - Generic FAT Filesystem Module

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3.2 国民技术N32软件开发套件获取

国民技术作为一款国产的IC,对标stm32,性能上也还是很不错了,不过其开发资料下载会有点麻烦,不过有幸你看到这里,就不会感觉很麻烦了,其开发资料下载方法如下:


1.打开电脑的文件管理器,输入以下内容:ftp://download.nationstech.com ,之后回车访问

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2.此远程文件夹就是国民技术所有IC的全部资料了,之后便可根据自己手上所使用的IC,下载对应的资料,此处我们使用的是N32G4FR系列芯片,进入1-Microcontrollers 目录,选择对应的压缩包单击鼠标右键,选择 复制到文件夹 进行下载

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4. 文件架构说明

4.1 FatFs文件架构说明

从官网上下载FatFs文件解压后,主要有两个目录:

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  • documents:主要存放关于FatFs有关离线本地文档,文档内容和官网一致,等同于一个本地的副本,可以很好解决官网访问速度过慢的问题


  • source:里面存放了FatFs有关的源码


4.1.1 本地离线文档访问方式

使用本地浏览器打开 documents 目录下的 00index_e.html 文件,即可访问一个和官网完全一样的网页文档!且文档内的超链接也可直接点击跳转!


此文档非常重要,在FatFs文件使用中,很多API的接口,我们都需要参考此文档才行!

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4.1.2 源码文件介绍

进入source 目录我们即可看到 fatfs 所有源码文件,7个文件,非常的精简,其各自功能如下:

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综上,其实完成FatFs文件的移植,主要是修改 diskio.c 和 ffconf.h 这两个文件就可以了,如此简单!


在 diskio.c 文件内实现物理存储器的读写实体访问,在ffconf.h 内实现FatFs文件系统子功能的开关,之后就可以使用FatFs文件系统了!


4.2 国民技术N32文件架构说明

N32 资料压缩包下载后,内容如下,里面包含了对应系列芯片的所有资料,手册、应用笔记、软硬件资料等等。

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其中我们关注最核心的几个文件,路径如下:


  • 芯片包路径如下:N32G4FR_V3.0.06-软件开发套件(Software Development Kit)


  • 例程Demo路径如下:N32G4FR_V3.0.06-软件开发套件(Software Development Kit)Nationstech.N32G4FR_Library.2.1.0projects 32g4fr_EVALexamples


5. FatFs移植

5.1 SD卡/SD nand读写实现

SD卡和SD nand只是封装上存在差异,软件上没有区别,因此后续不作区分


我们需要在SD nand上移植FatFs文件系统,肯定首先需要实现对SD nand的基本读写访问,之后再在读写访问的基础上给它穿上文件系统这层外套了,这就像一件一件穿衣服一样。


关于SD nand的读写操作,我们可以直接打开N32对应配套的SDIO例程,例程已完成了对SD卡的读写测试,我们直接拿过来测一下,可以跑起来说明硬件上就没有什么问题,关于例程的优化可以后续再慢慢进行。


例程路径:N32G4FR_V3.0.06-软件开发套件(Software Development Kit)Nationstech.N32G4FR_Library.2.1.0projects 32g4fr_EVALexamplesSDIO

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对应例程硬件配置如下:


  1.     1、SystemClock:144MHz

  2.     2、DMA通道:DMA2_CH4

  3.     3、SDIO 配置:

  4.             D0   -->   PC8          50MHz,AF_PP

  5.             D1   -->   PC9          50MHz,AF_PP

  6.             D2   -->   PC10         50MHz,AF_PP

  7.             D3   -->   PC11         50MHz,AF_PP

  8.             CLK   -->  PC12         50MHz,AF_PP

  9.             CMD   -->  PD2          50MHz,AF_PP


  10.             分频系数:178    (SDIOCLK = HCLK, SDIO_CK = HCLK/(2 + 分频系数))

  11.             上升沿有效

  12.             禁用旁路

  13.             禁用时钟保持

  14.             总线位宽4bit

  15.     

  16.     4、USART1配置:

  17.             TX  -->  PA9            50MHz,AF_PP

  18.             波特率:115200

  19.             数据位:8bit

  20.             停止位:1bit

  21.             无校验


  22.     5、测试步骤与现象

  23.         a,测试前请先安装好TF卡

  24.         b,编译下载代码复位运行

  25.         c,从串口看打印信息,验证结果

例程正确运行后,串口打印结果如下:

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备注:

如果例程运行不起来,硬件也确认没有问题,尝试修改下SD卡识别过程中的速度,具体内容如下:


sdio_sdcard.c文件 710 行,SDIO_InitStructure.ClkDiv = 178; 修改为 SDIO_InitStructure.ClkDiv = 179;

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为什么修改这里呢?

因为我觉得这里Demo里面可能有错误,此IC主频为144MHz,看时钟树,对应此处HCLK应该也是144MHz,那么ClkDiv的值应该配置为179时,SDIO_CK才为400KHz,Demo里面的配置应该是800KHz!

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实测SDIO CLK亦是如此,确实是800k,而对于部分SD卡,识别过程最大仅支持400K,因此建议可以尝试修改此分频系数值,排除此原因!

通过main.c文件的demo可知,关于SDIO访问SD nand的核心是如下几个函数:

  • 初始化SD nand

  1. Status = SD_Init(0, 3, 4);

  2.     if (Status != SD_OK)

  3.     {

  4.         printf("SD Card initialization failed! ");

  5.         return testResult;

  6.     }


  • 写SD nand,同时注意写区分多块写和单块写操作

  1. #ifdef MUL_BLOCK_RW

  2.     Status = SD_WriteMultiBlocks(Buf_TX, 0x01, BLOCK_SIZE, 4);

  3. #else

  4.     Status = SD_WriteBlock(Buf_TX, 0x00, BLOCK_SIZE);

  5. #endif

  6.     

  7.     Status = SD_WaitWriteOperation();

  8.     while (SD_GetStatus() != SD_TRANSFER_OK);

  9.     if (Status != SD_OK)

  10.     {

  11.         printf("SD Card write block failed! ");

  12.         return testResult;

  13.     }


  • 读SD nand,注意读也区分多块读和单块读

  1. #ifdef MUL_BLOCK_RW

  2.     Status = SD_ReadMultiBlocks(Buf_RX, 0x00, BLOCK_SIZE, 4);

  3. #else

  4.     Status = SD_ReadBlock(Buf_RX, 0x00, BLOCK_SIZE);

  5. #endif

  6.     

  7.     Status = SD_WaitReadOperation();

  8.     while (SD_GetStatus() != SD_TRANSFER_OK);

  9.     if (Status != SD_OK)

  10.     {

  11.         printf("SD Card read block failed! ");

  12.         return testResult;

  13.     }

5.2 FatFs移植

5.2.1 添加源文件

  1. 1.拷贝FatFs至工程路径

  2. SD NAND,贴片式TF卡,贴片式SD卡,北京君正,nor flash,存储,芯片,主控,小尺寸emmc,大容量SLC Nand,语音芯片,语音识别,语音控制,语音模块,离线语音

  3. 2.将相关源文件添加进工程

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  5. 3.添加相关头文件路径

  6. SD NAND,贴片式TF卡,贴片式SD卡,北京君正,nor flash,存储,芯片,主控,小尺寸emmc,大容量SLC Nand,语音芯片,语音识别,语音控制,语音模块,离线语音

4.打开diskio.c文件,采用SD nand读写及初始化接口完成对应 diskio.c 文件内函数的实现,对应FatFs文档内的 Media Access Interface,实现下述接口即可使用FatFs。

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5.2.2 添加设备号

首先,包含对应sd nand相关程序的头文件,并定义对应的物理设备号

  1. #include "ff.h" /* Obtains integer types */

  2. #include "diskio.h" /* Declarations of disk functions */

  3. #include "./sdio_sdcard/sdio_sdcard.h"


  4. /* Definitions of physical drive number for each drive */

  5. // #define DEV_RAM 0 /* Example: Map Ramdisk to physical drive 0 */

  6. // #define DEV_MMC 1 /* Example: Map MMC/SD card to physical drive 1 */

  7. // #define DEV_USB 2 /* Example: Map USB MSD to physical drive 2 */

  8. #define DEV_SD    0


FatFs通过物理设备号区别实际的设备,如果我们的系统上有两个硬件存储设备,且均需移植FatFs,则应再次定义,且设备号应不一样。


同时 ffconf.h 文件内的 FF_VOLUMES 配置项,用于设置FatFs实际支持的物理设备数量上限,如果有超过一个以上的物理设备使用FatFs,需要修改此参数

  1. #define FF_VOLUMES 1

  2. /* Number of volumes (logical drives) to be used. (1-10) */

5.2.3 修改 disk_status() 函数

在线文档链接 disk_status

disk_status() 用于获取存储设备的状态,函数原型如下:

  1. DSTATUS disk_status (

  2.   BYTE pdrv     /* [IN] Physical drive number */

  3. );

传入参数:


  • pdrv:用于标识目标设备的物理驱动器号,在单驱动系统中始终为零。

返回值:


  • DSTATUS:返回驱动器的状态,FatFs仅关心 STA_NOINIT 和 STA_PROTECT

  • STA_NOINIT: 表示驱动器尚未初始化

  • STA_NODISK:表示驱动器中没有介质

  • STA_PROTECT:表示介质被写保护,如果 STA_NODISK 状态位为1,则此位无效

注意,每个状态占据一个bit位,返回值为三个数据位的或。

  1. /* Disk Status Bits (DSTATUS) */


  2. #define STA_NOINIT 0x01 /* Drive not initialized */

  3. #define STA_NODISK 0x02 /* No medium in the drive */

  4. #define STA_PROTECT 0x04 /* Write protected */

根据SD nand操作接口,修改实现如下:

  1. DSTATUS disk_status (

  2.     BYTE pdrv /* Physical drive nmuber to identify the drive */

  3. )

  4. {

  5.     int ret  = 0, result = 0;

  6.   

  7.     if (pdrv == DEV_SD) {

  8.         ret = SD_GetStatus();

  9.         if(ret == SD_TRANSFER_ERROR)

  10.             result |= STA_NODISK;

  11.         else

  12.             result = 0;

  13.     }


  14.     return result;

  15. }

5.2.4 修改 disk_initialize() 函数

在线文档链接 disk_initialize

disk_initialize() 此函数初始化存储设备并使其准备好进行通用读/写,当函数成功时,返回值中的STA_NOINIT标志被清除,函数原型如下:

  1. DSTATUS disk_initialize (

  2.   BYTE pdrv            /* [IN] Physical drive number */

  3. );

传入参数:

  • pdrv:用于标识目标设备的物理驱动器号,在单驱动系统中始终为零。

返回值:

  • DSTATUS:该函数返回当前驱动器状态标志作为结果。参考disk_status() 函数

根据SD nand操作接口,修改实现如下:

  1. /*-----------------------------------------------------------------------*/

  2. /* Inidialize a Drive                                                    */

  3. /*-----------------------------------------------------------------------*/


  4. DSTATUS disk_initialize (

  5.     BYTE pdrv /* Physical drive nmuber to identify the drive */

  6. )

  7. {

  8.     int ret;


  9.     ret = SD_Init(0, 3, 4);

  10.     if (ret != SD_OK)

  11.         return STA_NOINIT;

  12.     else

  13.         return 0;

  14. }

5.2.5 修改 disk_read() 函数

在线文档链接 disk_read

disk_read() 用于从存储设备中读取数据,函数原型如下:

  1. DRESULT disk_read (

  2.   BYTE pdrv,     /* [IN] Physical drive number */

  3.   BYTE* buff,    /* [OUT] Pointer to the read data buffer */

  4.   LBA_t sector,  /* [IN] Start sector number */

  5.   UINT count     /* [IN] Number of sectros to read */

  6. );


传入参数:

  • pdrv:用于标识目标设备的物理驱动器号,在单驱动系统中始终为零。

  • buff:指向存储读取数据的字节数组的指针。

  • sector:起始扇区号,注意此处数据类型LBA_t是DWORD或QWORD的别名,具体取决于配置选项。

  • count:读取的扇区数。


返回值:

  • DRESULT

  • RES_OK : 成功

  • RES_ERROR:错误

  • RES_PARERR:无效参数

  • RES_NOTRDY:设备尚未初始化

  1. /* Results of Disk Functions */

  2. typedef enum {

  3. RES_OK = 0, /* 0: Successful */

  4. RES_ERROR, /* 1: R/W Error */

  5. RES_WRPRT, /* 2: Write Protected */

  6. RES_NOTRDY, /* 3: Not Ready */

  7. RES_PARERR /* 4: Invalid Parameter */

  8. } DRESULT;


根据SD nand操作接口,修改实现如下:

  1. /*-----------------------------------------------------------------------*/

  2. /* Read Sector(s)                                                        */

  3. /*-----------------------------------------------------------------------*/


  4. DRESULT disk_read (

  5.     BYTE pdrv, /* Physical drive nmuber to identify the drive */

  6.     BYTE *buff, /* Data buffer to store read data */

  7.     LBA_t sector, /* Start sector in LBA */

  8.     UINT count /* Number of sectors to read */

  9. )

  10. {

  11.     int ret;


  12.     if (count == 1) {

  13.         ret = SD_ReadBlock(buff, sector * 512, 512);

  14.     } else {

  15.         ret = SD_ReadMultiBlocks(buff, sector * 512, 512, count);

  16.     }

  17.     if (ret != SD_OK)   goto error;

  18.     ret = SD_WaitReadOperation();

  19.     if (ret != SD_OK)   goto error;

  20.     while (SD_GetStatus() != SD_TRANSFER_OK);

  21.     if (ret != SD_OK)   goto error;


  22.     return RES_OK;

  23. error:

  24.     return RES_ERROR;

  25. }


关于 disk_read 有以下注意事项:


  1. 对通用存储设备(如存储卡、硬盘和光盘)的读/写操作是以称为扇区的数据字节块单位进行的,FatFs 支持 512 到 4096 字节范围内的扇区大小。当 FatFs 配置为固定扇区大小(FF_MIN_SS == FF_MAX_SS,这是大多数情况)时,通用读/写功能必须仅在此扇区大小下工作。当 FatFs 配置为可变扇区大小(FF_MIN_SS < FF_MAX_SS )时,在disk_initialize函数成功后使用disk_ioctl函数查询介质的扇区大小。


  2. 此外,关于 buff 传递的内存地址,它不一定是内存对齐的,这个需要大家在使用的时候注意。


5.2.6 修改 disk_write() 函数

在线文档链接 disk_write

disk_write() 用于往存储设备中写入数据,函数原型如下:

  1. DRESULT disk_write (

  2.   BYTE pdrv,        /* [IN] Physical drive number */

  3.   const BYTE* buff, /* [IN] Pointer to the data to be written */

  4.   LBA_t sector,     /* [IN] Sector number to write from */

  5.   UINT count        /* [IN] Number of sectors to write */

  6. );


传入参数:

  • pdrv:用于标识目标设备的物理驱动器号,在单驱动系统中始终为零。

  • buff:指向存储被写入数据的字节数组的指针。

  • sector:起始扇区号,注意此处数据类型LBA_tDWORDQWORD的别名,具体取决于配置选项。

  • count:读取的扇区数。


返回值:

  • DRESULT

    • RES_OK : 成功

    • RES_ERROR:错误

    • RES_WRPRT:设备处于写保护状态

    • RES_PARERR:无效参数

    • RES_NOTRDY:设备尚未初始化

  1. /* Results of Disk Functions */

  2. typedef enum {

  3. RES_OK = 0, /* 0: Successful */

  4. RES_ERROR, /* 1: R/W Error */

  5. RES_WRPRT, /* 2: Write Protected */

  6. RES_NOTRDY, /* 3: Not Ready */

  7. RES_PARERR /* 4: Invalid Parameter */

  8. } DRESULT;


根据SD nand操作接口,修改实现如下:

  1. /*-----------------------------------------------------------------------*/

  2. /* Write Sector(s)                                                       */

  3. /*-----------------------------------------------------------------------*/


  4. #if FF_FS_READONLY == 0


  5. DRESULT disk_write (

  6.     BYTE pdrv, /* Physical drive nmuber to identify the drive */

  7.     const BYTE *buff, /* Data to be written */

  8.     LBA_t sector, /* Start sector in LBA */

  9.     UINT count /* Number of sectors to write */

  10. )

  11. {

  12.     int ret;


  13.     if (count == 1) {

  14.         ret = SD_WriteBlock((uint8_t *)buff, sector * 512, 512);

  15.     } else {

  16.         ret = SD_WriteMultiBlocks((uint8_t *)buff, sector * 512, 512, count);

  17.     }

  18.     if (ret != SD_OK)   goto error;

  19.     ret = SD_WaitWriteOperation();

  20.     if (ret != SD_OK)   goto error;

  21.     while (SD_GetStatus() != SD_TRANSFER_OK);

  22.     if (ret != SD_OK)   goto error;


  23.     return RES_OK;

  24. error:

  25.     return RES_ERROR;

  26. }


  27. #endif


关于 disk_write() 有以下注意事项:


  1. buff 参数和disk_read一样,不一定是字节对齐的,需要注意

  2. 多个扇区的写请求通常不建议拆解成单个的扇区写操作,这回降低传输速率,但是我们在使用的时候也需要注意对应的SD卡/SD nand所支持的最大连续写入扇区数限制!

  3. 调用disk_write()函数不要求写操作完成后才返回,可以在写过程或数据丢入缓存后返回,但是需要注意返回后,buff指针所指向的内容将变成非法的,不能再使用。写完成操作完成,可在调用 disk_ioctl() 函数CTRL_SYNC 命令时完成。通过延迟写入的实现,可增大文件系统的吞吐量(加快读写速度的点子!!!)


5.2.7 修改 disk_ioctl() 函数

在线文档链接 disk_ioctl

disk_ioctl() 用于控制设备的除了读写之外的其他特定功能,函数原型如下:

  1. DRESULT disk_ioctl (

  2.   BYTE pdrv,     /* [IN] Drive number */

  3.   BYTE cmd,      /* [IN] Control command code */

  4.   void* buff     /* [I/O] Parameter and data buffer */

  5. );


传入参数:

  • pdrv:用于标识目标设备的物理驱动器号,在单驱动系统中始终为零。

  • cmd:命令代码。

  • buff:指针参数,具体取决于 cmd 参数。



返回值:

  • DRESULT

  • RES_OK : 成功

  • RES_ERROR:错误

  • RES_PARERR:无效参数

  • RES_NOTRDY:设备尚未初始化


  1. /* Results of Disk Functions */

  2. typedef enum {

  3. RES_OK = 0, /* 0: Successful */

  4. RES_ERROR, /* 1: R/W Error */

  5. RES_WRPRT, /* 2: Write Protected */

  6. RES_NOTRDY, /* 3: Not Ready */

  7. RES_PARERR /* 4: Invalid Parameter */

  8. } DRESULT;


关于命令参数,分为标准命令参数以及可选命令参数,当 FF_FS_READONLY == 1 和 FF_MAX_SS == FF_MIN_SS时, disk_ioctl 函数不需要实现也可运行,此处我们先简单实现标准命令参数。

标准命令参数有与以下几种:

SD NAND,贴片式TF卡,贴片式SD卡,北京君正,nor flash,存储,芯片,主控,小尺寸emmc,大容量SLC Nand,语音芯片,语音识别,语音控制,语音模块,离线语音

以下是可选命令,大家亦可自行查看官方文档,此处不再实现。

SD NAND,贴片式TF卡,贴片式SD卡,北京君正,nor flash,存储,芯片,主控,小尺寸emmc,大容量SLC Nand,语音芯片,语音识别,语音控制,语音模块,离线语音

根据SD nand操作接口,修改实现如下:


  1. /*-----------------------------------------------------------------------*/

  2. /* Miscellaneous Functions                                               */

  3. /*-----------------------------------------------------------------------*/


  4. DRESULT disk_ioctl (

  5.     BYTE pdrv, /* Physical drive nmuber (0..) */

  6.     BYTE cmd, /* Control code */

  7.     void *buff /* Buffer to send/receive control data */

  8. )

  9. {

  10.     switch (cmd) {

  11.         case CTRL_SYNC:

  12.         break;

  13.         case GET_SECTOR_COUNT:

  14.             *(LBA_t *)buff = (SDCardInfo.CardCapacity / SDCardInfo.CardBlockSize);

  15.         break;

  16.         case GET_SECTOR_SIZE:

  17.             *(WORD *)buff = SDCardInfo.CardBlockSize;

  18.         break;

  19.         case GET_BLOCK_SIZE:

  20.             *(DWORD *)buff = 1;

  21.         break;

  22.         case CTRL_TRIM:

  23.         break;

  24.     }


  25.     return RES_OK;

  26. }

5.2.8 修改 ffconf.h 取消 get_fattime 实现

get_fattime()函数用于获取当前时间,此函数不影响fatfs访问sd nand操作,因此我们暂时先屏蔽,后续再实现

进入ffconf.h 文件,修改 FF_FS_NORTC 宏为 1

  1. #define FF_FS_NORTC 1

  2. #define FF_NORTC_MON 5

  3. #define FF_NORTC_MDAY 14

  4. #define FF_NORTC_YEAR 2023

  5. /* The option FF_FS_NORTC switches timestamp feature. If the system does not have

  6. /  an RTC or valid timestamp is not needed, set FF_FS_NORTC = 1 to disable the

  7. /  timestamp feature. Every object modified by FatFs will have a fixed timestamp

  8. /  defined by FF_NORTC_MON, FF_NORTC_MDAY and FF_NORTC_YEAR in local time.

  9. /  To enable timestamp function (FF_FS_NORTC = 0), get_fattime() function need to be

  10. /  added to the project to read current time form real-time clock. FF_NORTC_MON,

  11. /  FF_NORTC_MDAY and FF_NORTC_YEAR have no effect.

  12. /  These options have no effect in read-only configuration (FF_FS_READONLY = 1). */


5.2.9 接口测试

在使用使用通用文件操作接口(指 f_open、f_read、f_write、f_close)访问SD nand之前,我们可以先测试下我们刚刚实现的 diskio.c 内的接口是否可用。因为这是通用文件操作底层所依赖的接口,如果这些接口出问题,通用文件操作接口肯定是跑不起来的!


修改 main 函数如下:

  1. #include "diskio.h"

  2. int main(void)

  3. {

  4.     int res;

  5.     

  6.     bsp_uart_init();

  7.     printf("fatfs test! ");

  8.     

  9.     Memset(Buf_RX, 0x00, Buf_Len);

  10.     Fill_Buffer(Buf_TX, Buf_Len, 0x00);

  11.     

  12.     res = disk_initialize(0);

  13.     printf("disk inital res:%d ", res);

  14.     SD_Info(&SDCardInfo);

  15.     

  16.     res = disk_read(0, Buf_RX, 1, 4);

  17.     printf("disk read res:%d ", res);

  18.     dataShow(Buf_RX, Buf_Len);

  19.     

  20.     res = disk_write(0, Buf_TX, 1, 4);

  21.     printf("disk write res:%d ", res);

  22.     dataShow(Buf_TX, Buf_Len);

  23.     

  24.     res = disk_read(0, Buf_RX, 1, 4);

  25.     printf("disk read2 res:%d ", res);

  26.     dataShow(Buf_RX, Buf_Len);

  27. while(1);

  28. }


5.2.10 调用通用文件操作接口进行读写测试

测试通过,接下来,我们便可调用通用的文件操作接口,通过FatFs完成对SD nand的读写访问了。


在进行读写访问之前,我们首先需要格式化SD nand,这是因为新的SD nand上是没有数据的,也就没有文件系统,因此我们需要先对齐进行格式化。此操作与U盘插入电脑上点击格式化操作类似。

SD NAND,贴片式TF卡,贴片式SD卡,北京君正,nor flash,存储,芯片,主控,小尺寸emmc,大容量SLC Nand,语音芯片,语音识别,语音控制,语音模块,离线语音

  1.     // 初始化文件系统

  2.     res = f_mount(&fs, "0:", 1);

  3.     if (res != FR_OK) {

  4.         printf("fatfs mount error! ret = %d ", res);

  5.     }

  6.     

  7.     if(res == FR_NO_FILESYSTEM) {  //FR_NO_FILESYSTEM值为13,表示没有有效的设备

  8.         // 格式化SD卡

  9.         res = f_mkfs("0:", 0, buffer, sizeof(buffer));

  10.         if (res != FR_OK) {

  11.             printf("fatfs mkfs error! ret:%d ", res);

  12.         }


  13.         res = f_mount(NULL, "0:", 1);

  14.         printf("fatfs unmount ret:%d! ", res);

  15.         res = f_mount(&fs, "0:", 1);

  16.         if (res != FR_OK) {

  17.             printf("2: fatfs mount error! ret = %d ", res);

  18.         }

  19.     }


5.2.10.1 f_mount() 函数

f_mount() 函数用于挂载文件系统以及取消卸载文件系统,函数原型如下:

  1. FRESULT f_mount (

  2.   FATFS*       fs,    /* [IN] Filesystem object */

  3.   const TCHAR* path,  /* [IN] Logical drive number */

  4.   BYTE         opt    /* [IN] Initialization option */

  5. );


参数:

  • fs:指向一个文件系统对象指针,当传入为 NULL 时,表示卸载文件系统

  • path:一个非空字符串,内容为特定的逻辑物理设备号。

  • opt:可选项,0:不立即挂载(第一次访问时挂载);1:立即挂载


返回值:

  • FR_OK

  • FR_INVALID_DRIVE

  • FR_DISK_ERR

  • FR_NOT_READY

  • FR_NOT_ENABLED

  • FR_NO_FILESYSTEM


使用 f_mount 即可实现挂载和卸载,当然卸载也可以使用f_unmount函数,原型如下:


  1. FRESULT f_unmount (

  2.   const TCHAR* path   /* [IN] Logical drive number */

  3. );

上述代码,首先调用f_mount挂载设备,当检测到设备内没有文件系统时调用f_mkfs格式化设备。

5.2.10.2 f_mkfs() 函数

f_mkfs函数原型如下:

  1. FRESULT f_mkfs (

  2.   const TCHAR* path,   /* [IN] Logical drive number */

  3.   const MKFS_PARM* opt,/* [IN] Format options */

  4.   void* work,          /* [-]  Working buffer */

  5.   UINT len             /* [IN] Size of working buffer */

  6. );


参数:


  • path:一个非空字符串,内容为特定的逻辑物理设备号。

  • opt:指定格式选项结构MKFS_PARM持有格式选项。如果给出空指针,它会以默认值为函数提供每个选项。该结构有五个成员,顺序如下:

  • BYTE fmt:指定 FAT 类型标志FM_FAT、FM_FAT32、FM_EXFAT和这三者的按位或FM_ANY的组合。未启用 exFAT 时忽略FM_EXFAT 。这些标志指定要创建的 FAT 卷类型。如果指定了两种或多种类型,将根据卷大小和au_size选择其中一种。标志FM_SFD指定以 SFD 格式在驱动器上创建卷。默认值为FM_ANY。

  • BYTE n_fat:指定 FAT/FAT32 卷上的 FAT 副本数。此成员的有效值为 1 或 2。默认值 (0) 和任何无效值都为 1。如果 FAT 类型为 exFAT,则此成员无效。

  • UINT n_align:以扇区为单位指定卷数据区(文件分配池,通常是闪存介质的擦除块边界)的对齐方式。该成员的有效值介于 1 和 32768 之间(包括 2 的幂)。如果给出零(默认值)或任何无效值,该函数将使用 disk_ioctl 函数从较低层获取块大小。

  • DWORD au_size:以字节为单位指定分配单元(簇)的大小。对于 FAT/FAT32 卷,有效值为扇区大小和 128 * 扇区大小(包括在内)之间的 2 的幂,或者对于 exFAT 卷,最大为 16 MB。如果给出零(默认值)或任何无效值,则该函数使用默认分配单元大小,具体取决于卷大小。

  • UINT n_root:指定 FAT 卷上的根目录条目数。此成员的有效值最大为 32768 并与扇区大小/32 对齐。默认值 (0) 和任何无效值都为 512。如果 FAT 类型为 FAT32 或 exFAT,则此成员无效。

  • work:格式化过程中的工作缓冲区指针

  • len:缓冲区大小,单位字节。大小最小为FF_MAX_SS,大量的工作缓冲区减少了向驱动器写入事务的数量,因此格式化过程将很快完成。


返回值:

  • FR_OK

  • FR_DISK_ERR

  • FR_NOT_READY

  • FR_WRITE_PROTECTED

  • FR_INVALID_DRIVE

  • FR_MKFS_ABORTED

  • FR_INVALID_PARAMETER

  • FR_NOT_ENOUGH_CORE

5.2.10.3 读写测试

SD nand格式好了之后,就可以调用通用文件操作函数接口(f_open、f_read、f_write、f_close)对齐进行读写了,修改 main 函数如下:


  1. #include "ff.h"

  2. #include <string.h>


  3. BYTE buffer[FF_MAX_SS];

  4. /**

  5.  * @brief   Main program

  6.  */

  7. int main(void)

  8. {

  9. FATFS fs;

  10.     FIL file;

  11.     FRESULT res;

  12.     

  13.     bsp_uart_init();


  14.     printf("fatfs test! ");

  15.     

  16.     // 初始化文件系统

  17.     res = f_mount(&fs, "0:", 1);

  18.     if (res != FR_OK) {

  19.         printf("fatfs mount error! ret = %d ", res);

  20.     }

  21.     

  22.     if(res == FR_NO_FILESYSTEM) {  //FR_NO_FILESYSTEM值为13,表示没有有效的设备

  23.         // 格式化SD卡

  24.         res = f_mkfs("0:", 0, buffer, sizeof(buffer));

  25.         if (res != FR_OK) {

  26.             printf("fatfs mkfs error! ret:%d ", res);

  27.         }


  28.         res = f_mount(NULL, "0:", 1);

  29.         printf("fatfs unmount ret:%d! ", res);

  30.         res = f_mount(&fs, "0:", 1);

  31.         if (res != FR_OK) {

  32.             printf("2: fatfs mount error! ret = %d ", res);

  33.         }

  34.     }


  35.     // 创建一个新文件

  36.     res = f_open(&file, "test.txt", FA_CREATE_ALWAYS | FA_WRITE);

  37.     if (res != FR_OK) {

  38.         printf("fatfs open error! ");

  39.     }


  40.     // 写入数据到文件

  41.     const char* data = "Hello, FatFs!";

  42.     UINT bytes_written;

  43.     res = f_write(&file, data, strlen(data), &bytes_written);

  44.     if (res != FR_OK) {

  45.         printf("fatfs write error! ");

  46.     }


  47.     // 关闭文件

  48.     res = f_close(&file);

  49.     if (res != FR_OK) {

  50.         printf("fatfs close error! ");

  51.     }


  52.     // 打开文件并读取数据

  53.     res = f_open(&file, "test.txt", FA_READ);

  54.     if (res != FR_OK) {

  55.         printf("2: fatfs open error! ");

  56.     }


  57.     // 读取文件数据

  58.     char read_data[50];

  59.     UINT bytes_read;

  60.     res = f_read(&file, read_data, sizeof(read_data), &bytes_read);

  61.     if (res != FR_OK) {

  62.         printf("2: fatfs read error! ");

  63.     }


  64.     // 关闭文件

  65.     res = f_close(&file);

  66.     if (res != FR_OK) {

  67.         printf("2: fatfs close error! ");

  68.     }


  69.     // 打印读取的数据

  70.     read_data[bytes_read] = '';  // 添加字符串结束符

  71.     printf("Read data: %s ", read_data);

  72.     

  73.     while (1) {

  74.     }

  75. }


测试结果如下:

SD NAND,贴片式TF卡,贴片式SD卡,北京君正,nor flash,存储,芯片,主控,小尺寸emmc,大容量SLC Nand,语音芯片,语音识别,语音控制,语音模块,离线语音

6. 结束语

至此,FatFs已经移植完成,需要注意的是,在此次移植过程中,以分享移植流程、思路为主,对于部分函数接口的实现比较粗糙,在实际项目中需要结合本文中对相应接口的描述,对其进行优化以确保产品的稳定性,不过相信那些都不是什么难题。


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【本文转载自CSDN,作者: 爱出名的狗腿子


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