FATFS 文件系统

内容纲要

1、文件系统是什么?

负责管理和存储文件信息的软件机构称为文件管理系统,简称文件系统。

即在磁盘上组织文件的方法。

常用的文件系统:

-FAT / FATFS

-NTFS: 基于安全性的文件系统,是Windows NT所采用的独特的文件系统结构

-CDFS:CDFS是大部分的光盘的文件系统

-exFAT

2、FATFS  文件系统

FATFS是一个完全免费开源的FAT文件系统模块,专门为小型的嵌入式系统而设计。完全用标准C语言编写,所以具有良好的硬件平台独立性。可以移植到8051、PIC、AVR、SH、Z80、H8、ARM等系列单片机上而只需做简单的修改。它支持FATl2、FATl6和FAT32,支持多个存储媒介;有独立的缓冲区,可以对多个文件进行读/写,并特别对8位单片机和16位单片机做了优化。

FATFS是可裁剪的文件系统。

3、 FATFS 文件系统特点

1)、 Windows 兼容的 FAT 文件系统(支持 FAT12/FAT16/FAT32 )

2)、 与平台无关,移植简单 。全 C 语言编写。

3)、 代码量少、效率高 。

4)、 多种配置选项

          支持多卷(物理驱动器或分区,最多 10 个卷)

          多个 ANSI/OEM 代码页包括 DBCS

          支持长文件名、 ANSI/OEM 或 Unicode

          支持 RTOS

          支持多种扇区大小

          只读、最小化的 API 和 I/O 缓冲区等

4、 FATFS 模块的层次结构图

① 底层接口, 包括存储媒介读/写接口( disk I/O )和供给文件创建修改时间的实时时钟 , 需要我们 根据平台和存储介质 编写移植代码 。

② 中间层 FATFS 模块, 实现了 FAT 文件读/写协议。 FATFS 模块提供的是 ff.c 和 ff.h 。除非有必要,使用者一般不用修改,使用时将头文件直接包含进去即可。

③ 最顶层是应用层, 使用者无需理会 FATFS 的内部结构和复杂的 FAT 协议,只需要调用 FATFS 模块提供给用户的一系列应用接口函数,如 f_open , f_read , f_write 和 f_close 等,就可以像在 PC 上读/写文件那样简单。

5、FATFS文件系统包:

下载地址:http://elm-chan.org/fsw/ff/00index_e.html

 此地址不仅仅包含资料包下载,还包括文件系统一些知 识,包括函数说明,函数调用实例等。

6、FATFS文件系统包结构

文件名

功能

说明

ffconf.h

FATFS模块配置文件

 需要根据需求来配置参数。

ff.h

FATFS和应用模块公用的包含文件

 不需要修改

ff.c

FATFS模块源码

 不需要修改

diskio.h

FATFS和disk I/O模块公用的包含文件

 不需要修改

diskio.c

FATFS和disk I/O模块接口层文件

与平台相关的代码,需要用户根据存储介质来编写函数。

interger.h

数据类型定义

与编译器有关。

option文件夹

可选的外部功能(比如支持中文等)

汉字实验把字库放到SPI FLASH需要修改

经验:

大部分的可移植的小系统或者应用,都是采用类似这种将与底层打交道的源码开发给用户编写,然后提供顶层配置文件供配置。

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。

FATFS 模块在移植的时候,我们一般只需要修改 2 个文件,即 ffconf.h 和 diskio.c 。 FATFS 模块的所有配置项都是存放在 ffconf.h 里面,我们可以通过配置里面的一些选项,来满足自己的需求。 diskio.c 是硬件层,负责与底层硬件接口适配。

7、ffconf.h:FATFS关键配置文件

① _FS_TINY 。 这个选项在 R0.07 版本中开始出现,之前的版本都是以独立的 C 文件出现( FATFS 和 Tiny FATFS ),有了这个选项之后,两者整合在一起了,使用起来更方便。我们使用 FATFS ,所以把这个选项定义为 0 即可。

② _FS_READONLY 。 这个用来配置是不是只读,本章我们需要读写都用,所以这里设置为 0 即可。

③ _USE_STRFUNC 。这个用来设置是否支持字符串类操作,比如 f_putc , f_puts 等,本章我们需要用到,故设置这里为 1 。

④ _USE_MKFS。这个用来定时是否使能格式化,本章需

    要用到,所以设    置这里为1。

⑤ _USE_FASTSEEK。这个用来使能快速定位,我们设置

    为1,使能快速定位。

⑥ _USE_LABEL。这个用来设置是否支持磁盘盘符(磁盘名字)读取与设置。我们设置为1,使能,就可以通过相关函数来读取和设置磁盘的名字了。

⑦_CODE_PAGE。这个用于设置语言类型,包括很多选项(见FATFS官网说明),我们这里设置为936,即简体中文(GBK码,需要c936.c文件支持,该文件在option文件夹)。

⑧_USE_LFN。该选项用于设置是否支持长文件名(还需要_CODE_PAGE支持),取值范围为0~3。0,表示不支持长文件名,1~3是支持长文件名,但是存储地方不一样,我们选择使用3,通过ff_memalloc函数来动态分配长文件名的存储区域。

⑨_VOLUMES。用于设置FATFS支持的逻辑设备数目,我们设置为3的话,即支持3个设备(磁盘)。

⑩_MAX_SS。扇区缓冲的最大值,一般设置为512。

8、FATFS移植步骤

①数据类型:在integer.h里面去定义好数据的类型。这里需要了解你用的编译器的数据类型,并根据编译器定义好数据类型。

②配置:通过ffconf.h配置FATFS的相关功能,以满足你的需要。

③函数编写:打开diskio.c,进行底层驱动编写,一般需要编写6个接口函数

9、FATFS开放函数

f_mount – 注册/注销一个工作区域(Work Area)

f_open – 打开/创建一个文件

f_close – 关闭一个文件

f_read – 读文件

f_write – 写文件

f_lseek – 移动文件读/写指针

f_truncate -截断文件

f_sync –  冲洗缓冲数据 FlushCached Data

f_forward – 直接转移文件数据到一个数据流

f_stat – 获取文件状态

f_opendir – 打开一个目录

f_closedir -关闭一个已经打开的目录

f_readdir – 读取目录条目

f_mkdir – 创建一个目录

f_unlink -删除一个文件或目录

f_chmod –  改变属性(Attribute)

f_utime -改变时间戳(Timestamp)

f_rename – 重命名/移动一个文件或文件夹

f_chdir – 改变当前目录

f_chdrive – 改变当前驱动器

f_getcwd –  获取当前工作目录

f_getfree – 获取空闲簇 GetFree Clusters

f_getlabel – Get volume label

f_setlabel – Set volume label

f_mkfs – 在驱动器上创建一个文件系统

f_fdisk – Divide a physicaldrive

f_gets – 读一个字符串

f_putc – 写一个字符

f_puts – 写一个字符串

f_printf – 写一个格式化的字符串

f_tell – 获取当前读/写指针

f_eof – 测试文件结束

f_size – 获取文件大小

f_error – 测试文件上的错误

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