FATS文件系统移植经验.doc

STM32 FatFS 移植经验分享STM32中 FatFS移植前言与废话 做项目时网找资料，不会的东西上网查阅一下多半可以解决，一些尚未解决的问题也会有所启发。最近由于项目的需要，仔细阅读了SD卡相关内容，顺藤摸瓜学习FatFS。网上关于SD卡和FatFS的内容非常的多，重复的部分我就不介绍了，我把移植和使用部分的经验和大家分享一下。刚开始的时候，我找来一些现成的代码研究一下，不用说看的是一头雾水。看FatFS示例代码，也不知如何移植。最后还是下定决心，慢慢的阅读FatFS的相关文档和范例代码，对于移植部分一点一点的研究，相信一定会有所收获。 一、硬件准备 开始移植之前，你必须要有一块SD卡。从形状上来说，有普通的SD卡，有很小的microSD卡，microSD卡就是手机中长见的TF卡。购买microSD卡的时候，往往会附带一个SD卡套，那么小个头的microSD卡就变成了普通的SD卡，接口都是一样的。 但是还是您注意了，建议大家购买2G以下的SD卡（如果可以的话，买个128M的SD卡就可以达到实验的效果，价格也非常便宜）。刚开始移植的时候，我使用了4G的SD卡，但是发现程序无法完成SD卡的初始化。查阅网上相关的资料，发现SD卡技术已2G作为分界线，大于或者等于4G的卡属于高速SD卡，和小于或者等于4G的SD卡略有区别。二、软件准备 在进行移植之前，先编写一些最简单的STM32程序。在调试之前，我都会完成USART的初始化和发送函数，通过串口把STM32的运行状态打印出来，这样配合Jlink硬件调试，可以很快的找到错误。由于SD卡可以使用SPI进行读写操作，所以还需要完成SPI的初始化工作。 先来说一下USART的操作，我个人比较喜欢使用系统的printf函数，所以还需要引入stdio头文件。在IAR中必须设定option的某个选项。如下图所示。 2012-4-3 16:51 上传下载附件 (85.65 KB) 除了完成USART的初始化工作以外，还需要重写fputc函数，具体的代码如下。1. int fputc(int ch, FILE * f)2. 3. USART_SendData(USART1, (uint8_t)ch);4. while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) = RESET ); 5. return ch;6. 复制代码然后说一下SPI的初始化工作。阅读网上的代码，发现STM32 V2的库函数和V3函数中，关于SPI端口初始化的部分还是有些出入的。 V2库中，把SCK，MOSI，MISO全部设置为复用输出。而V3库中，SCK，MOSI设置为复用输出，而MISO设置为浮动输入。在SD的SPI接口中，SCK，MOSI和MOSI，甚至包括CS都使用了上拉电阻。您需要注意一下几点1. 没有上拉电阻时 MISO应该如何设置由于我的开发板中没有使用上拉电阻，若设定MISO为浮动输入的话，或许会有某些问题，由于SD卡的输出端口驱动能力很弱，很有可能就接收不到返回数据，事实也正是如此。所以MISO最后被我甚至成了上拉输入模式，具体的代码如下。（所以还是要相信过来人的电路图，老实的加一个上拉电阻。）2. SPI的模式应该如何选择 SPI的速度不能太快，在初始化时时钟设为400k以下为宜。3. SPI的速度应该如何选择 SD卡使用SPI的模式0和模式3，这两个模式是等价的。1. void SPI1_Config(void)2. 3. /使能APB2上相关时钟4. /使能SPI时钟，使能GPIOA时钟5. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1 |6. RCC_APB2Periph_GPIOA ,ENABLE );7. /定义一个GPIO结构体8. GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure; 9.10. /SPI SCK MOSI11. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_7; 12. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; 13. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;/复用推挽输出14. GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); 15.16. /SPI MISO17. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6; 18. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; 19. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;/上拉输入20. GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); 21. 22. /自定义SPI结构体23. SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;24. /双线双向全双工25. SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; 26. /主机模式27. SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master; 28. /8位帧结构29. SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; 30. /时钟空闲时为低31. SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low; 32. /第一个上升沿捕获数据。模式,033. SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge; 34. /MSS 端口软件控制，实际没有使用35. SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft; 36. /SPI时钟72Mhz / 256 = 281.25K 400K37. SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256; 38. /数据传输高位在前39. SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; 40. SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;/41. /初始化SPI142. SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);43. /使能SPI1 44. SPI_Cmd(SPI1, ENABLE); 45. 复制代码除了初始化操作以外，还需要一个SPI发送函数和一个SPI接收函数。由于SPI是同步通信方式，所以SPI接收函数，实际上只需要发送0xFF就可以，具体的代码如下。1. uint8_t SPI1_SendByte(uint8_t byte)2. 3. /等待发送缓冲寄存器为空4. while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) = RESET);5. /发送数据6. SPI_I2S_SendData(SPI1, byte); 7. /等待接收缓冲寄存器为非空8. while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) = RESET);9. /返回从SPI通信中接收到的数据10. return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1);11. 12. uint8_t SPI1_ReceiveByte()13. 14. /等待发送缓冲寄存器为空15. while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) = RESET);16. /发送数据,通过发送xff,获得返回数据17. SPI_I2S_SendData(SPI1, 0xff); 18. /等待接收缓冲寄存器为非空19. while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) = RESET);20. /返回从SPI通信中接收到的数据21. return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1);22. 复制代码三、移植前的“心灵”准备 “移植”实际上就是研究他人的代码，你必须敏锐的看清代码的核心内容，了解你必须要做什么，哪一些可以以后再实现。在移植的初步阶段，我建议您使用最简单的方法完成某些内容，而不是去重视代码效率。例如，在移植过程中需要使用到延时函数，可以使用软件延时，可以配合Systick延时，甚至可以使用uCOS的延时函数。但是我建议您在面对选择的时候选择最简单的函数软件延时，虽然它不准确效率也不高，但是您可以把更多的精力投入到其他重要的内容中去，你会觉得移植是那么简单，而延时函数的效率提高是锦上添花的事情。 例如您在移植之前会查看FatFS中关于STM32的移植范例。在该范例中，有关于SD卡插入，SD卡上电控制，SD卡写保护检测的函数。除了这些函数之外，代码中通过宏定义的方法，可以选择使用DMA来传送SPI数据，初始化SD卡时使用低速SPI，读写块的时候使用高速SPI，虽然这些改动让您觉得代码强大而高效，但是对您的移植一定用处都没有。您需要从最简单的generic开始，如果从这个文件开始，您会觉得移植是那么的简单，仅需要十几分钟。我相信您看完文章就会了，其实非常的简单。四、移植开始从generic开始 您所需要操作的只是mmcbb文件，里面主要包括SD卡的初始化、读块和写块函数。其实修改仅需要三步。 第一步，修改宏定义，添加合适的头文件，添加延时函数 第二步，修改多字节发送函数 第三步，修改多字节接收函数 下面我通过原代码和移植代码的比较，来说明这个移植问题。4.1修改头文件和宏定义原代码如下1. /* Include device specific declareation file here */2. #include 3. /* Initialize MMC control port (CS/CLK/DI:output, DO/WP/INS:input) */4. #define INIT_PORT() init_port(); 5. /* Delay n microseconds */6. #define DLY_US(n) dly_us(n); 7.8. #define CS_H() bset(P0) /* Set MMC CS high */9. #define CS_L() bclr(P0) /* Set MMC CS low */10. #define CK_H() bset(P1) /* Set MMC SCLK high */11. #defineCK_L() bclr(P1) /* Set MMC SCLK low */12. #define DI_H() bset(P2) /* Set MMC DI high */13. #define DI_L() bclr(P2) /* Set MMC DI low */14. #define DO btest(P3) /* Get MMC DO value (high:true, low:false) */15.16. /* Socket: Card is inserted (yes:true, no:false, default:true) */17. #define INS (1) 18. /* Socket: Card is write protected (yes:true, no:false, default:false) */.19. #define WP (0) 复制代码=修改后的代码如下=1. /* Include device specific declareation file here */2. #include stm32f10x.h3. #include spi1.h4. #include 5. /* Initialize MMC control port (CS/CLK/DI:output, DO/WP/INS:input) */6. #define INIT_PORT() init_port(); 7. /* Set MMC CS high */8. #define CS_H() GPIO_SetBits(GPIOE,GPIO_Pin_7)9. /* Set MMC CS low */10. #define CS_L() GPIO_ResetBits(GPIOE,GPIO_Pin_7)11. /* Delay n microseconds */12. #define DLY_US(n) dly_us(n); 13. /* Socket: Card is inserted (yes:true, no:false, default:true) */14. #define INS (1) 15. /* Socket: Card is write protected (yes:true, no:false, default:false) */16. #define WP (0) 复制代码使用STM32时需要包含STM3210x头文件；spi1.h包括了spi相关操作函数。修改了CS操作的宏定义。 除了一个宏定义外，还需要些一个延时函数和一个初始化函数。延时函数使用软件延时，很不精确，但是可以说明问题。初始化函数，只是配置CS端口，而SPI初始化工作在调用fatfs API函数时已完成初始化。（若是SPI初始化也完成了CS的操作，init_port()可以省略）1. /初始化端口2. void init_port()3. 4. /初始化时钟GPIOE5. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE ,ENABLE );6. /配置GPIOE.77. /定义一个GPIO结构体8. GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure; 9. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7; 10. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; 11. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;12. GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure); 13. 14. /软件演示函数15. void dly_us(uint16_t n)16. 17. for( ; n 0 ; n-)18. for(uint8_t i = 100 ; i 0 ; i-);19. 20.复制代码4.2 多字节发送函数原代码和修改后的代码如下。1. static2. void xmit_mmc (3. const BYTE* buff, /* Data to be sent */4. UINT bc /* Number of bytes to send */5. )6. 7. BYTE d;8. do 9. d = *buff+; /* Get a byte to be sent */10. if (d & 0x80) DI_H(); else DI_L(); /* bit7 */11. CK_H(); CK_L();12. if (d & 0x40) DI_H(); else DI_L(); /* bit6 */13. CK_H(); CK_L();14. if (d & 0x20) DI_H(); else DI_L(); /* bit5 */15. CK_H(); CK_L();16. if (d & 0x10) DI_H(); else DI_L(); /* bit4 */17. CK_H(); CK_L();18. if (d & 0x08) DI_H(); else DI_L(); /* bit3 */19. CK_H(); CK_L();20. if (d & 0x04) DI_H(); else DI_L(); /* bit2 */21. CK_H(); CK_L();22. if (d & 0x02) DI_H(); else DI_L(); /* bit1 */23. CK_H(); CK_L();24. if (d & 0x01) DI_H(); else DI_L(); /* bit0 */25. CK_H(); CK_L();26. while (-bc);27. 28.复制代码=修改后的代码=1. static void xmit_mmc (const BYTE* buff, UINT bc)2. 3. BYTE d;4. do 5. /* Get a byte to be sent */6. d = *buff+; 7. /通过SPI发送8. SPI1_SendByte(d);9. while (-bc);10. 11.复制代码4.3 多字节接收函数原代码和修改后的代码如下。1. static2. void rcvr_mmc (3. BYTE *buff, /* Pointer to read buffer */4. UINT bc /* Number of bytes to receive */5. )6. 7. BYTE r;8. DI_H(); /* Send 0xFF */9. do 10. r = 0; if (DO) r+; /* bit7 */11. CK_H(); CK_L();12. r = 1; if (DO) r+; /* bit6 */13. CK_H(); CK_L();14. r = 1; if (DO) r+; /* bit5 */15. CK_H(); CK_L();16. r = 1; if (DO) r+; /* bit4 */17. CK_H(); CK_L();18. r = 1; if (DO) r+; /* bit3 */19. CK_H(); CK_L();20. r = 1; if (DO) r+; /* bit2 */21. CK_H(); CK_L();22. r = 1; if (DO) r+; /* bit1 */23. CK_H(); CK_L();24. r = 1; if (DO) r+; /* bit0 */25. CK_H(); CK_L();26. *buff+ = r; /* Store a received byte */27. while (-bc);28. 29.复制代码=修改后的函数=1. static void rcvr_mmc ( BYTE *buff, UINT bc )2. 3. BYTE r;4.5. do 6. /重新赋值7. r = 0; 8. /通过SPI获得数据9. r = SPI1_ReceiveByte();10. /* Store a received byte */11. *buff+ = r; 12. while (-bc);13. 复制代码在这里多说一句，源代码中DI_H(); /* Send 0xFF */ 作者的本意应该是把IO设为输入状态，51系列单片机就是这么操作的，但是写代码注释写成了发送0xFF，其实并不需要发送0xFF。到这里就完成了fatfs的STM32移植工作，虽然只有简单的三步，但是却花了我整整三天的时间。我想您看了这样的描述，不知道能否在10分钟之内完成修改。五 FatFS初步使用 接下来就是使用FatFS了，看了这个函数我找回了当初初学C语言的感觉，打开一个文件，然后读一些数据，然后创建另一个文件，在文件中写一些数据，最后关闭文件。1. int main(void)2. 3. /初始化Systick4. RCC_Config();5. /初始化串口6. USART1_Config();7. /初始化SPI18. SPI1_Config();9. printf(start to read filen);10. /* Register volume work area (never fails) */11. f_mount(0, &fatfs); 12. printf(nOpen a test file (test.txt).n);13. rc = f_open(&fil, test.txt, FA_READ);14. if (rc) die(rc); 15. 16. printf(nType the file content.n);17. for (;) 18. rc = f_read(&fil, buff, sizeof(buff), &br); /* Read a chunk of file */19. if (rc | !br) break; /* Error or end of file */20. for (i = 0; i br; i+) /* Type the data */21. putchar(buffi);22. 23. if (rc) die(rc);24.25. printf(nClose the file.n);26. rc = f_close(&fil);27. if (rc) die(rc);28.29. printf(nCreate a new file (hello.txt).n);30. rc = f_open(&fil, HELLO.TXT, FA_WRITE | FA_CREATE_ALWAYS);31. if (rc) die(rc);32.33. printf(nWrite a text data. (Hello world!)n);34. rc = f_write(&fil, Hello world!rn, 14, &bw);35. if (rc) die(rc);36. printf(%u bytes written.n, bw);37.38. printf(nClose the file.n);39. rc = f_close(&fil);40. if (rc) die(rc);41. 42. while (1)43. 44. 45. 46.复制代码如果出现失败的话，程序会进入die函数，该函数会输出错误代码，并进入一个无限循环。通过串口的输出结果如下所示。 2012-4-3 16:51 上传下载附件 (74.18 KB) 我再把SD卡从目标板上拿下，查看文件中的内容。的确hello.txt文件中写了hello world字符（应该还有回车和换行符）。 2012-4-3 16:51 上传下载附件 (31.57 KB) 六 我的错误经历 再快要移植成功的时候，我一运行程序，程序就进入die函数，并显示错误1，提示应该是SD卡操作错误。我通过断点调试和printf输出，把问题定位到发送cmd0处，返回的结果为一个非法的命令。我从CMD17命令入手，查阅了网上各位大神的经验，有说是发送命令的延时时候不够。但是照着这个修改之后问题存在，无奈之下在电脑面前苦苦思考。直到我的女朋友，在愚人节那天“玩”我，当时我正在仔细的检查代码，她和我说某某老师要找我并提醒我一定要拿手机，我收拾起我凌乱的思绪，立刻跑过去时，她却打电话给我说愚人节快乐。我很无奈但也有点开心的回到电脑面前，一动鼠标就看到了某些异样。#define CMD17 (7) /* READ_SINGLE_BLOCK */我把CMD17命令的宏定义写成了7，而实际上是17。就这么一个简答的错误，花费了我一天的时间。也非常感谢女朋友的这个愚人节玩笑，没有她或许就无法发现这个问题。 一个尚未解决的问题！ 还有一个比较特殊的地方请聪明的你注意一下，在generic中man函数中，把这些定义在了main函数里面。这些定义如下1. FRESULT rc; /* Result code */2. FATFS fatfs; /* File system object */3. FIL fil; /* File object */4. DIR dir; /* Directory object */5. FILINFO fno; /* File information object */6. UINT bw, br, i;7. BYTE buff128;复制代码如果把这些变量的声明都放在main函数中的话，系统将会运行到一个异常中，如下图所示。这个错误会让人非常的沮丧。虽然我没有找到原因，但是我找到了解决的方法。把这些变量的声明放在函数之外。2012-4-3 16:51 上传下载附件 (6.78 KB) IAR版本 V5.5 STM32 FatFS.zip (563.81 KB, 下载次数: 1758) 2012-4-3 16:56 上传点击文件名下载附件 工程文件 标签: SDcard