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1、FatFs文件系统的移植FatFs文件系统的移植 因为需要，又不想自己写，所以就移植了一个文件系统。 说下我的硬件和开发工具：接成 TRUE IDE 模式下的CF卡，三星S3C2440的ARM9,开发工具是很老很老的D版的ADS1.2。 我在网上看到的嵌入式系统上面常用的文件系统有UCOSII公司的UC/FS，支持CF卡，硬盘，SD/MMC卡，还有NAND FLASH等等，比较多，不过是商用的，需要银子的，有周立功的用于教学用的ZLG/FS，还找到了开源、免费的两个，其中一个叫做 efsl ，另一个叫做 FatFs 。 现在先不考虑版权的问题，选择一个比较合适的文件系统。第一个UC/FS文件系
2、统没得什么说的，UCOSII那个公司开发的，稳定性，兼容性应该都不会差。第二个是ZLG/FS。周立功的很多的开发板上面都送了这个文件系统的源代码的，在网上找到一个现成的读写硬盘的，只是是基于LPC2200系列的处理器的。第三个是efsl，是一个开源的项目，免费，只需要提供读扇区和写扇区2个函数。第四个是FatFs，跟efsl一样，也是一个开源的项目，移植的时候比efsl多几个简单的函数。 这里补充一下CF卡和硬盘的简单的资料，CF卡有三种模式，其中有一个叫TRUE IDE，接成这个模式以后，就跟他的模式名字一样，他就是一个硬盘，对他进行读写，也就相当于对一个硬盘进行读写。当引脚OE在上电的时候
3、检测到拉低，那么CF卡就进入TRUE IDE模式。读写硬盘的时候，在只写一次LBA，只发送一个命令的情况下，最多可以读或者写256个扇区，其中，发一个读或者写命令，读或者写256个扇区所需要的时间，比分256次去读写这些扇区所需要的时间要短得多，效率要高得多，我现在需要的是一个读写的速度比较快，效率比较高的文件系统，因此，底层的读写扇区必须要每写一个命令就可以读写多个扇区，读写扇区的函数必须要有扇区计数器这个参数，才可能满足要求。 UC/FS也是在网上搜了个代码，看了下，很标准的几个层，什么硬件层，文件系统层，API层，等等，跟UCOSII一个公司的，稳定性应该不错，需要提供的函数也是读扇区，
4、写扇区等等几个。但是底层的读写扇区的函数不需要提供扇区计数器count这个参数，也就是说，这个文件系统不能在只写一个读或者写命令的情况下，读或者写多个扇区，本来效感觉不错的一个文件系统，效率就大大的降低了。 然后看了下efls这个文件系统，开源的项目，免费的项目，好东西，移植也很简单，同样移植的时候也是提供读写扇区等几个函数，但是面临的跟UC/FS同样的问题，每次读写的时候也只能读写一个扇区。 绝望之余看到了周立功的文件系统，大概看了下，硬件驱动上面能够在发一次读命令的情况下，读写多个扇区，而且感觉上比较简单，同样，层次也很清楚，移植需要做的事情也是修改后面的读写扇区等等几个函数。于是就开干了
5、。功夫不负苦心人，过了几天，CF卡能够读写了，拿到电脑上面看写的数据，没问题。从CF卡里面读文件出来，打印到超级终端，也没有问题，以为就万事OK了，想了下，我们需要的，最关心的，第一是速度，然后就开始测试速度，不测不知道，一测吓一跳！太“快”了，TMD，才5、6个K Bytes 每秒！于是跟踪到写里面去，发现一个很，十分，非常严重的问题：ZLG/FS提供了读一个字节的函数，忘了叫做啥，这里暂时叫ReadOneByte，然后读多个字节，或者说读大块字节的函数用的是啥，呵呵， for ReadOneByte，这种机制，不慢才怪事！于是伤心的抛弃了ZLG/FS，这东东，学习还是可以的，商用的话，差太
6、远了！ 我那点东西，文件系统可以不上，但是必须有个文件存储协议，或者说叫做自己的文件系统，自己写个简单的存储协议，试过，很麻烦。但是如果上文件系统，自己写的话，写要累死人的，写出来的不一定效率就高，速度就快，所以，还是在网上漫无目的的找，觉得应该有效率很高的文件系统的。 功夫不负苦心人，终于让我找到了，也就是现在所用的，FatFs，开源，免费，高效！。FatFs 的底层可以写一次命令，读写多个扇区。FatFs的设计的读写的思想就很好，小块的数据，就经过Buffer来存储，大块的数据，就直接进行存取，那样速度，效率高了很多，看图：FatFs文件系统的结构也很清晰，也是看图： 补充一点，FatFs
7、的作者写了两个，一个是正宗的FatFs，比较适合大的RAM的设备，另一个是FatFs/Tiny，比较适合小RAM的系统，比如单片机，FatFs/Tiny占用较小的RAM，代价是更慢的读写速度和更少的API函数。不过两个都支持FAT12，FAT16，FAT32文件系统。 下载下来的FatFs有两个文件夹，一个是 doc ，FatFs的说明，包括特性，系统函数，以及可能的一些问题，另一个就是源代码文件夹src了，总共8个文件，diskio.c和diskio.h是硬件层，ff.c和ff.h是FatFs的文件系统层和文件系统的API层，integer.h是文件系统所用到的数据类型的定义，tff.c和t
8、ff.h是Tiny的文件系统层和文件系统的API层，还有一个00readme.txt简要的介绍了FatFSHE FatFs/Tiny，包括他们所支持的API，怎么配置等等。 “ff.h”文件：FATFS文件系统的配置和API函数声明； “ff.c”文件：FATFS源码； “diskio.h”文件：FATFS与存储设备接口函数的声明； “diskio.c”文件：FATFS与存储设备接口函数； “integer.h”文件：FATFS用到的所有变量类型的定义； “option”文件夹：存放一些外接函数，下一实例有实际的讲解； “00readme.txt”文件：FATFS版本及相关信息说明； 移植的问
9、题： 第一个是数据类型，在integer.h里面去定义好数据的类型。 第二个，就是配置，打开ff.h，_MCU_ENDIAN，选择你的CPU是大端存储还是小端存储，一般的都用的小端存储，1是小端，2是大端。这个相当重要，一会儿还要谈到这里。其他的，按照自己的需要来配置了，说明文档够清楚了，我就不多说啥了。 配置 ff.h，首先可以看到 #define _WORD_ACCESS 0这一句，0表示微控制可以按位访问，1表示微控制按字节访问，STM32是按字节访问的，所以将其修改为1，另外还要修改#define_FS_TINY 0这句，如果微控制器的RAM与FLASH比较小，比如51，就将其修改为0
10、，若微控制RAM与FLASH均比较大，就将其修改为1，这个时候可以获得较高的性能，本移植中设置其为1。其他的设置，比如是否支持unicode，可以在相应的地方进行修改，ff.h文件中有详细注释，用户可以根据具体情况进行修改。 第三件事情，就是写底层的驱动函数，包括： disk_initialize - Initialize disk drive disk_status - Get disk status disk_read - Read sector(s) disk_write - Write sector(s) disk_ioctl - Control device dependent fe
11、atures get_fattime - Get current time 所有的函数都牵涉到了选择第几个磁盘的问题，如果仅仅用一个，可以不必理会这个drv 参数。 disk_initialize ，如果不需要的话，直接返回0就行 disk_status ，这个嘛，先不管了，直接返回0就OK disk_read - Read sector(s) disk_write - Write sector(s) 读写扇区，注意参数哦！ disk_ioctl 需要回应CTRL_SYNC，GET_SECTOR_COUNT，GET_BLOCK_SIZE 三个命令，正确返回0即RES_OK，不正确返回RES_E
12、RROR。 所有的命令都从 ctrl 里面去读，返回值仅仅返回这次操作是否有效，而需要传递回去的数据在buff里面，以下是我的： CTRL_SYNC命令，直接返回0； GET_SECTOR_COUNT，得到所有可用的扇区数目 GET_BLOCK_SIZE，得到每个扇区有多少个字节，比如 *(DWORD*)buff) = 512; 其他的命令，返回RES_PARERR disk_ioctl 这个函数仅仅在格式化的时候被使用，在调试读写的时候，这个函数直接让他返回0就OK 了。 get_fattime - 得到系统的时间，格式请见文档。不用的话，返回0就行。 第三步就最关键的一步，底层函数的修改。
13、本系统有6个底层函数需要用户根据具体情况进行修改：DSTATUS disk_initialize磁盘初始化，如果SD卡设置 正常，直接返回0或者其他状态。DSTATUS disk_status磁盘状态监测，可以返回0或者其他状态。 DRESULT disk_read磁盘读函数，调用SPI读单个或多个区块的函数。 DRESULT disk_write磁盘写函数，调用SPI写单个或多个区块的函数。 DRESULT disk_ioctl仅在磁盘格式化时需要，如不需要可返回0。 DWORD get_fattime RCT时间获得，具体格式参照doc文件夹中的说明文档。 此外还需要配置4个底层函数，函数
14、分别是STM32使用SPI读/写一个sector和读/写多个sector的函数。鉴于篇幅不能在本文中一一列出，有需要可以查看相关文档。 “DSTATUS disk_initialize ( BYTE drv )”是存储媒介的初始化函数，由于我们使用的是SD卡，所以实际上是对SD卡的初始化； “DSTATUS disk_status ( BYTE drv )”状态检测函数，检测是否支持当前的存储设备，支持返回0； “DRESULT disk_read (BYTE drv, BYTE *buff, DWORD sector, BYTE count)” 是读扇区函数，drv是要读扇区的存储媒介号，*
15、buff存储读取的数据，sector是读数据的开始扇区，count是要读的扇区数。在SD卡的驱动程序中，分别提供了读一个扇区和读多个扇区的函数。当count = 1时，用读一个扇区函数；当 count 1时，用读多个扇区的函数，这样提高了文件系统读效率。操作成功返回0。 “DRESULT disk_write(BYTE drv, BYTE *buff, DWORD sector, BYTE count)”写扇区函数，drv是要写扇区的存储媒介号，*buff存储写入的数据，sector是写开始扇区，count是要写的扇区数。同样在SD卡的驱动程序中，分别提供了写一个扇区和写多个扇区的函数。当co
16、unt = 1时，用写一个扇区函数；当 count 1时，用写多个扇区的函数，这样提高了文件系统写效率。操作成功返回0。 “DRESULT disk_ioctl (BYTE drv, BYTE ctrl, void *buff)”是存储媒介控制函数，drv是存储媒介号，ctrl是控制代码，*buff存储控制数据，可以在此函数编写自己需要的功能代码。比如，获得存储媒介的大小，检查存储媒介上电已否，读取存储媒介的扇区数等。在我们的系统中没有用到，直接返回0。 这样移植了，也基本上就成功了，但是在我的板子上面死活不行，每次一执行到几个宏定义比如 LD_WORD(ptr) (WORD)(*(WORD*
17、)(BYTE*)(ptr) 就产生数据终止异常，但是网上的一个兄弟的，没问题。分析下这个几个宏的意思： LD_WORD(ptr) (WORD)(*(WORD*)(BYTE*)(ptr) 是在little endding里面定义的 LD_WORD(ptr)，LD就是load，WORD在integer.h里面定义的是16位的无符号数，那这个需要完成的就是载入一个16位的数，或者说是2个字节，后面的 ptr是参数。(WORD)(*(WORD*)(BYTE*)(ptr) ，先将这个ptr转换成一个指向BYTE类型数据的指针，在将这个指针转换成一个指向16位无符号数的指针，然后用一个 ” *“将这个数据
18、取出来，转换成一个无符号的16位数据，这个仅仅从C语言的角度来看，实际上呢，这个完成的就是从ptr指针指向的位置，取出2个字节，作为一个16位的无符号数取出，而这2个字节是little endding，即小端模式，低字节是低8位，高字节是高8位。 既然是这样的，测试了下，定义了一个BYTE buf512，定义一个WORD类型 zz，用一个指针pt，让pt指向buf0，调用LD_WORD(ptr），zz=LD_WORD(pt）；没问题，将pt指向buf1，呵呵，问题马上出来了，数据终止异常，然后测试了指针指向buf3，buf5等等奇数个，都是这样的问题，我就郁闷了啊，TMD，编译器的问题！不过还
19、好，找到问题了，就可以解决问题了，在ff.h里面的宏定义里面把这即个东东给注释掉，然后在ff.c里面把这几个宏定义写成函数，这里贴一个出来： WORD LD_WORD(void *pt) BYTE *PT = (BYTE*)pt; /定义一个指针，将当前的指针指向的地址的值赋给PT return (WORD)(PT0+PT1*256); /计算这个16位数，并来个强制类型转换，并返回 需要注意的是，LD_WORD返回的就必须是WORD。这样做了，编译器大部分的也可以编译通过，但是ADS就是通不过，有3个地方， finfo-fsize = LD_DWORD(&dirDIR_FileSize);
20、/* Size */ finfo-fdate = LD_WORD(&dirDIR_WrtDate); /* Date */ finfo-ftime = LD_WORD(&dirDIR_WrtTime); /* Time */ 其中，dir的是这样定义的：const BYTE *dir，编译器报错是类型不匹配，因此，这里的几个LD_WORD和LD_DWORD重写，定义成一致的类型即可： WORD LD_WORD_1(const BYTE *pt) BYTE *PT = (BYTE*)pt; return (WORD)(PT0+PT1*256); DWORD LD_DWORD_1(const BY
21、TE *pt) BYTE *PT = (BYTE*)pt; return (DWORD)PT0+(DWORD)(PT1*256) + (DWORD)(PT2*65536)+(DWORD)(PT3*16777216); 而后面改成： finfo-fsize = LD_DWORD_1(&dirDIR_FileSize); /* Size */ finfo-fdate = LD_WORD_1(&dirDIR_WrtDate); /* Date */ finfo-ftime = LD_WORD_1(&dirDIR_WrtTime); /* Time */ 编译，一路OK，然后写一个文件，哇，哈哈哈哈！终于出来了！写文件没问题，读也没问题！测试了常用的函数，都没有问题，包括格式化，测试了下速度，读12.5M的MP3，大约3秒，写这个12.5M的MP3大约6.5秒，勉强达到要求，再优化下驱动那边就可以更快了！ 发个FatFs的官方网址 http:/elm-chan.org/fsw/ff/00index_e.html 总结这次移植，差点失败就在于编译器的指针的转换问题，写出来，希望兄弟姐妹们在移植的时候不会遇到这种问题。
