基于spi-flash的fatfs配置.doc

基于spi-flash的fatfs配置
——王京石
硬件平台：stm32f103VCT6、w25x16
软件平台:fatfs R0。10
由于产品需要存储大量数据，stm32单片机存储有限需要使用外部flash辅助存储.考虑各方面原因最后选用了一款spi—flash型号为w25x16,spi总线操作，拥有2M的存储单元。为了方便，我们想到了使用文件系统fatfs。此文档记录了配置流程，为以后做参考。
一、 底层移植
Fatfs的diskio。c与diskio。h文件用于兼容底层接口，主要配置过程就是重写 disk_initialize、disk_status、disk_read、disk_write、disk_ioctl、get_fattime六个函数以兼容不同的硬件设备.
1、设备初始化 DSTATUS disk_initialize （BYTE pdrv）
用于初始化硬件设备，在本次项目中主要就是初始化SPI总线接口,这个底层函数在执行应用层的open、write、read等函数是都会被执行。本项目没有对flash进行分区操作，因此设备号应该为0。
DSTATUS disk_initialize (
BYTE pdrv /＊ Physical drive nmuber （0。.） ＊/
）
{
if(pdrv == 0） //设备号为0则进行初始化操作
{
SPI_Flash_Init（）；
return 0； //返回0表示成功
}
else
｛
return STA_NODISK；
｝
｝
2、读取设备状态 DSTATUS disk_status (BYTE pdrv)；
用于读取设备状态，判断设备是否处于空闲状态,由于本项目使用的存储单元为spi—flash所以始终是可以操作的状态，因此始终返回OK就可以。
DSTATUS disk_status (
BYTE pdrv /＊ Physical drive nmuber (0.。 ＊/
)
{
if(pdrv == 0) return 0;
else return STA_NODISK；
}
3、读扇区操作
DRESULT disk_read (
BYTE pdrv， /* 物理设备号 */
BYTE *buff, /＊ 读取数据缓冲 ＊/
DWORD sector， /＊ 扇区号 ＊/
UINT count /* 读取的扇区个数(1-128） */
)
使用读操作在指定扇区里读取出数据。
DRESULT disk_read (
BYTE pdrv， /＊ Physical drive nmuber （0。。） */
BYTE *buff, /* Data buffer to store read data ＊/
DWORD sector, /＊ Sector address （LBA) ＊/
UINT count /* Number of sectors to read (1.。128） ＊/
）
{
if（pdrv != 0） return RES_WRPRT;
SPI_Flash_Read（buff， （(uint32_t)sector) 〈〈 12， （（uint32_t)count) 〈〈 12）；
return RES_OK;
｝
4、写扇区操作DRESULT disk_write (BYTE pdrv， const BYTE＊ buff， DWORD sector， UINT count）;
使用写操作在指定扇区里写入相应数据，再写入之前必须要擦除扇区。由于w25x16最小的擦除块为4096字节，因此将fatfs的扇区定义为4096，而w25x16一次性写入256字节数据,因此每个扇区需要写入八次数据.
DRESULT disk_write （
BYTE pdrv， /＊ Physical drive nmuber （0。。） ＊/
const BYTE ＊buff, /＊ Data to be written */
DWORD sector, /* Sector address （LBA) ＊/
UINT count /* Number of sectors to write (1。。128） */
）
｛
BYTE ＊buf = （uint8_t＊）buff；
uint32_t secAddr = （(uint32_t)sector） <〈 12；
uint8_t i；
if（pdrv != 0) return RES_WRPRT；
for(i=0； i < count； i++）
｛
SPI_Flash_Erase_Sector（sector）；
sector ++；
SPI_Flash_Write_Page((uint8_t＊）buf， secAddr， 256）；buf += 256;secAddr += 256；
SPI_Flash_Write_Page（(uint8_t＊)buf, secAddr， 256）;buf += 256；secAddr += 256；
SPI_Flash_Write_Page（（uint8_t*)buf, secAddr, 256)；buf += 256;secAddr += 256;
SPI_Flash_Write_Page（（uint8_t＊）buf， secAddr, 256）;buf += 256；secAddr += 256；
SPI_Flash_Write_Page((uint8_t＊）buf, secAddr， 256）；buf += 256；secAddr += 256；
SPI_Flash_Write_Page（（uint8_t*)buf， secAddr, 256）；buf += 256；secAddr += 256；
SPI_Flash_Write_Page（（uint8_t*)buf, secAddr， 256）；buf += 256;secAddr += 256；
SPI_Flash_Write_Page(（uint8_t*）buf, secAddr， 256）；buf += 256；secAddr += 256;
SPI_Flash_Write_Page（（uint8_t*）buf, secAddr， 256）;buf += 256;secAddr += 256；
SPI_Flash_Write_Page（(uint8_t＊)buf， secAddr， 256);buf += 256;secAddr += 256；
SPI_Flash_Write_Page((uint8_t＊）buf， secAddr, 256）;buf += 256;secAddr += 256;
SPI_Flash_Write_Page(（uint8_t＊）buf, secAddr， 256)；buf += 256;secAddr += 256；
SPI_Flash_Write_Page（（uint8_t*）buf， secAddr， 256)；buf += 256；secAddr += 256；
SPI_Flash_Write_Page（(uint8_t*）buf， secAddr， 256）;buf += 256；secAddr += 256；
SPI_Flash_Write_Page（（uint8_t*)buf， secAddr, 256）；buf += 256；secAddr += 256；
SPI_Flash_Write_Page(（uint8_t＊)buf， secAddr， 256)；buf += 256;secAddr += 256；
｝
return RES_OK;
}
5、磁盘控制函数 DRESULT disk_ioctl （BYTE pdrv, BYTE cmd， void＊ buff）；
主要用于应用层程序同步磁盘、获取扇区大小、获取磁盘总扇区数、磁盘擦除块大小与擦除操作等功能。注意通过数组buff带入或是带出的参数必须要格式匹配.
＃if _USE_IOCTL
DRESULT disk_ioctl （
BYTE pdrv， /＊ Physical drive nmuber （0..) */
BYTE cmd， /＊ Control code ＊/
void ＊buff /＊ Buffer to send/receive control data ＊/
）
｛
if（pdrv != 0) return RES_WRPRT；
switch（cmd）
｛
case CTRL_SYNC : //spi—flash不需要同步,这一项始终返回0
return RES_OK;
case GET_SECTOR_SIZE ：
＊(（WORD *)buff) = 4096； //始终通过buff返回扇区大小就可以了
return RES_OK;
case GET_SECTOR_COUNT ：
＊（（DWORD *）buff） = 512; //始终通过buff返回总扇区数就可以了
return RES_OK；
case GET_BLOCK_SIZE ： //禁止擦除功能,这两项无意义
return RES_OK；
case CTRL_ERASE_SECTOR ：
return RES_OK； ｝
6.获取时间 DWORD get_fattime （void)
在写操作时需要调用的函数，如果需要真实的时间信息则使用RTC始终读出时间信息通过这个函数返回，本项目中不需要时间因此始终返回0就可以了。
/＊ RTC function ＊/
＃if ！_FS_READONLY
DWORD
get_fattime （void）
{
return 0；
｝
＃endif
二、 fatfs配置
在移植完底层之后还需要根据需求配置fatfs，修改各种配置宏是主要的配置手段.
1、配置数据类型
首先我们应该配置的是数据类型，因为fatfs需要运行在各种硬件平台上,而不同位数的机器数据类型的结构也不一样，因此需要统一数据类型，这一配置在integer中完成。
typedef unsigned char BYTE； //BYTE配置为8位无符号类型
typedef short SHORT； //16位有符号类型
typedef unsigned short WORD；//16位无符号类型
typedef unsigned short WCHAR；//16位无符号类型
/＊ These types MUST be 16 bit or 32 bit ＊/
typedef int INT； //32位有符号类型
typedef unsigned int UINT; //32位无符号类型
/＊ These types MUST be 32 bit */
typedef long LONG； //32位有符号类型
typedef unsigned long DWORD；//32位无符号类型
2、配置宏定义
Fatfs的配置宏主要在文件ffconf。h中.接下来让我们一个一个分析这些宏.
#define _FS_TINY 1
0 正常模式 1小型模式
小型模式，主要用于内存资源不丰富的微控制器,在这里我们选1配置为小型模式
＃define _FS_READONLY 0
0 可读可写
1 只读
配置文件系统位只读文件系统,这里选0
#define _FS_MINIMIZE 3 /＊ 0 to 3 ＊/
0 使能所有功能函数
1 f_stat（）, f_getfree()， f_unlink(）， f_mkdir（）， f_chmod(）， f_utime（）,
f_truncate(） and f_rename()函数被禁止
2 除了1之外 f_opendir(）， f_readdir（） and f_closedir（）也被禁止
3 除了2之外f_lseek()也被禁止
用于剪裁文件系统，删除不需要的功能这里选3
＃define _USE_STRFUNC 0 /＊ 0：Disable or 1—2：Enable */
0 禁止字符串功能
1 使能字符串功能
若使能字符串功能,则可以使用f_gets ,f_putc，f_puts,f_printf等函数，这里选禁止
＃define _USE_MKFS 1 /* 0：Disable or 1：Enable */
0 禁止格式化
1 使能格式化
若选1则可以使用函数f_mkfs函数格式化磁盘,这里选1
#define _USE_FASTSEEK 0 /＊ 0:Disable or 1:Enable */
0 禁止快速查找功能

1 使能快速查找功能
使能或禁止快速查找功能，这里选禁止
＃define _USE_LABEL 0 /＊ 0:Disable or 1：Enable */
0 禁止卷标功能
1 使能卷标功能
使能或禁止卷标功能,这里选禁止
#define _USE_FORWARD 0 /＊ 0：Disable or 1：Enable ＊/
0 禁止f_forward（）函数
1 使能f_forward()函数
使能或禁止f_forward（)函数,f_forworad（)函数用于将文件信息发送到一个数据流设备上去，这里禁止。
/＊-—-——-——--——-—-———---—————--—-————-—-———--————-——--—-——————--———----—-————-/
/ 语言环境配置
/—-————-—--—————-—-———-—————————-————-——-———-——----—-—-———————-—-————---—--—-*/
＃define _CODE_PAGE 932
配置语言编码，这里保持默认
＃define _USE_LFN 0 /* 0 to 3 */
＃define _MAX_LFN 255 /* Maximum LFN length to handle （12 to 255） ＊/
/＊ _USE_LFN 用于使能长文件名功能，
/
/ 0: 禁止长文件名功能. _MAX_LFN 没有意义；
/ 1： 使能长文件名功能，文件名存储在BSS段中,不可重入；
/ 2： 使能长文件名功能，文件名存储在栈中;
/ 3： 使能长文件名功能,文件名存储在堆中;
/
＃define _LFN_UNICODE 0 /* 0:ANSI/OEM or 1：Unicode ＊/
0 ANSI/OEM编码
1 Unicode编码（支持中文)
用于切换文件名编码，这里选0
＃define _STRF_ENCODE 3 /＊ 0：ANSI/OEM, 1：UTF—16LE, 2：UTF—16BE 3：UTF—8 ＊/
这个选项用于选择 文件字符操作时的编码，禁止unicode时此选项无效
#define _FS_RPATH 0 /＊ 0 to 2 ＊/
0 禁用相对路径功能，并卸载这个功能
1 使能相对路径功能
禁止或使能相对路径功能,这里禁止
/＊—-—-—-—--——--————--——————-———-———--——-————-————-————-—-—-——————-——--——-————/
/ 设备配置
/--——---——-—-————-———---—-—---——-——--———-—-——----—-—-—-——————-————————-———-——＊/
#define _VOLUMES 1
用于定义磁盘中卷的数量
＃define _MULTI_PARTITION 0 /＊ 0:Single partition, 1：Enable multiple partition ＊/
0 单分区模式
1 多分区模式
若使能多分区模式则可以使用f_fdisk函数对设备进行分区，这里禁止
＃define _MAX_SS 4096 /＊ 512， 1024, 2048 or 4096 */
定义扇区大小，可选的值位 512 1024 2048 4096
＃define _USE_ERASE 0 /＊ 0：Disable or 1Enable ＊/
0 禁止扇区擦出功能
1 使能扇区擦除功能
禁止或使能扇区擦除功能,这里选禁止
＃define _FS_NOFSINFO 0 /* 0 or 1 ＊/
若选1则可以使用f_getfree（）获取卷中剩余的空间大小，这里不适用
/*-—-—-———----—-—-—-——----——-—-——-—-———--—--—-——--————-———--—————————-—--—-—-/
/系统配置
/--—--—------——-—--———————-————-—————--——————-—---———-——--—---——-——-—-—-————-＊/
＃define _WORD_ACCESS 0 /＊ 0 or 1 ＊/
如果硬件平台为小端模式则选择1