详细了解并学习FatFS文件系统的基本原理

详细了解并学习FatFS文件系统的基本原理

/* File system object structure (FATFS) */

typedef struct {

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

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    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)*/

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

#endif

#if _FS_REENTRANT

#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：

view plaincopy to clipboardprint?

/* 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*/

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;

/* File object structure (FIL) */typedef struct {FATFS*fs;/* 所在的fs指针*/WORDid;/* 所在的fs挂载编号*/BYTEflag;/* 文件状态*/BYTEpad1; /* 不知道含义，也未见程序使用*/DWORDfptr;/* 文件读写指针*/DWORDfsize;/* 大小*/DWORDsclust;/* 文件起始簇(fsize=0时为0) */DWORDclust;/* 当前簇*/DWORDdsect;/* 当前数据扇区*/#if !_FS_READONLYDWORDdir_sect;/* 包含目录项的扇区 */BYTE*dir_ptr;/* Ponter to the directory entry in the window */#endif#if _USE_FASTSEEKDWORD*cltbl;/*指向簇链接映射表的指针*/#endif#if _FS_SHAREUINTlockid;/* File lock ID (index of file semaphore table) */#endif#if !_FS_TINYBYTEbuf[_MAX_SS];/* File data read/write buffer */#endif} FIL;

下面是目录的：

view plaincopy to clipboardprint?

/* 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;

/* Directory object structure (DIR) */typedef struct {FATFS*fs;/* 同上*/WORDid;WORDindex;/* 当前读写索引号 */DWORDsclust;/* 文件数据区开始簇*/DWORDclust;/* 当前簇*/DWORDsect;/* 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_LFNWCHAR*lfn;/* Pointer to the LFN working buffer */WORDlfn_idx;/* Last matched LFN index number (0xFFFF:No LFN) */#endif} DIR;

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；

_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_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_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。

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