FatFs文件系统的移植.doc

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（也就是相当于一块硬盘了），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（为什么说是用于教学用的，呵呵，等下就说）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（好像是叫OE，具体参考CF卡文档）在上电的时候检测到拉低，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（读或者写）的情况下，最多可以读或者写256个扇区（当然也可以读一个扇区，读或者写多少个扇区在扇区计数器count里面），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（前面的count）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（具体参见UC/FS的文档），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，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（没有仔细阅读源代码），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。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！（我的驱动已经测试了，上M字节每秒的）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（i=0；i 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count = 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*)(BYTE*)(ptr) 就产生数据终止异常（ DATA ABORT exception），但是网上的一个兄弟的（ouravr上的一个兄弟，用的SD卡，IAR编译器，平台是STM32，已经成功了，还公布了源码的，这里没有问题啊），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（BYTE *），在将这个指针转换成一个指向16位无符号数的指针（WORD *），然后用一个 ” *“将这个数据取出来，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，（低8位在前面，高8位在后面），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); /* 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 BYTE *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（f_mkfs，前提是你的disk_ioctl 没问题），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。