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STM32的FATFS文件系统移植笔记

作者： 时间：2016-11-26 来源：网络
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一、序言

经常在网上、群里看到很多人问关于STM32的FATFS文件系统移植的问题，刚好自己最近也在调试这个程序，为了让大家少走弯路，我把我的调试过程和方法也贡献给大家。

二、FATFS简介
FatFs Module是一种完全免费开源的FAT文件系统模块，专门为小型的嵌入式系统而设计。它完全用标准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。

三、移植准备
1、FATFS源代码的获取，可以到官网下载：http://elm-chan.org/fsw/ff/00index_e.html最新版本是R0.09版本，我们就移植这个版本的。
2、解压文件会得到两个文件夹，一个是doc文件夹，这里是FATFS的一些使用文档和说明，以后在文件编程的时候可以查看该文档。另一个是src文件夹，里面就是我们所要的源文件。
3、建立一个STM32的工程，为方便调试，我们应重载printf()底层函数实现串口打印输出。可以参考已经建立好的printf()打印输出工程：http://www.viewtool.com/bbs/foru ... d=77&extra=page%3D1
四、开始移植
1、在已经建立好的工程目录User文件夹下新建两个文件夹，FATFS_V0.09和SPI_SD_Card，FATFS_V0.09用于存放FATFS源文件，SPI_SD_Card用于存放SPI的驱动文件。
2、如图1将ff.c添加到工程文件夹中，并新建diskio.c文件，在diskio.c文件中实现五个函数：

本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/201611/321826.htm
  1. DSTATUS disk_initialize (BYTE);//SD卡的初始化
  2. DSTATUS disk_status (BYTE);//获取SD卡的状态，这里可以不用管
  3. DRESULT disk_read (BYTE, BYTE*, DWORD, BYTE);//从SD卡读取数据
  4. DRESULT disk_write (BYTE, const BYTE*, DWORD, BYTE);//将数据写入SD卡，若该文件系统为只读文件系统则不用实现该函数
  5. DRESULT disk_ioctl (BYTE, BYTE, void*);//获取SD卡文件系统相关信息
复制代码



图1
3、初步实现以上五个函数
FATFS初始化函数：

  1. DSTATUS disk_initialize (
  2. BYTE drv /* Physical drive nmuber (0..) */
  3. )
  4. {
  5. switch (drv)
  6. {
  7. case 0 :
  8. return RES_OK;
  9. case 1 :
  10. return RES_OK;
  11. case 2 :
  12. return RES_OK;
  13. case 3 :
  14. return RES_OK;
  15. default:
  16. return STA_NOINIT;
  17. }
  18. }
复制代码

FATFS状态获取函数：

  1. DSTATUS disk_status (
  2. BYTE drv /* Physical drive nmuber (0..) */
  3. )
  4. {
  5. switch (drv)
  6. {
  7. case 0 :
  8. return RES_OK;
  9. case 1 :
  10. return RES_OK;
  11. case 2 :
  12. return RES_OK;
  13. default:
  14. return STA_NOINIT;
  15. }
  16. }
复制代码

FATFS底层读数据函数：

  1. DRESULT disk_read (
  2. BYTE drv, /* Physical drive nmuber (0..) */
  3. BYTE *buff, /* Data buffer to store read data */
  4. DWORD sector, /* Sector address (LBA) */
  5. BYTE count /* Number of sectors to read (1..255) */
  6. )
  7. {
  8. if( !count )
  9. {
  10. return RES_PARERR;/* count不能等于0，否则返回参数错误 */
  11. }
  12. switch (drv)
  13. {
  14. case 0:
  15. if(count==1) /* 1个sector的读操作 */
  16. {
  17. return RES_OK;
  18. }
  19. else /* 多个sector的读操作 */
  20. {
  21. return RES_OK;
  22. }
  23. case 1:
  24. if(count==1) /* 1个sector的读操作 */
  25. {
  26. return RES_OK;
  27. }
  28. else /* 多个sector的读操作 */
  29. {
  30. return RES_OK;
  31. }
  33. default:
  34. return RES_ERROR;
  35. }
  36. }
复制代码

FATFS底层写数据函数：

  1. DRESULT disk_write (
  2. BYTE drv, /* Physical drive nmuber (0..) */
  3. const BYTE *buff, /* Data to be written */
  4. DWORD sector, /* Sector address (LBA) */
  5. BYTE count /* Number of sectors to write (1..255) */
  6. )
  7. {
  8. if( !count )
  9. {
  10. return RES_PARERR;/* count不能等于0，否则返回参数错误 */
  11. }
  12. switch (drv)
  13. {
  14. case 0:
  15. if(count==1) /* 1个sector的写操作 */
  16. {
  17. return RES_OK;
  18. }
  19. else /* 多个sector的写操作 */
  20. {
  21. return RES_OK;
  22. }
  23. case 1:
  24. if(count==1) /* 1个sector的写操作 */
  25. {
  26. return RES_OK;
  27. }
  28. else /* 多个sector的写操作 */
  29. {
  30. return RES_OK;
  31. }
  33. default:return RES_ERROR;
  34. }
  35. }
复制代码

FATFS磁盘控制函数：

  1. DRESULT disk_ioctl (
  2. BYTE drv, /* Physical drive nmuber (0..) */
  3. BYTE ctrl, /* Control code */
  4. void *buff /* Buffer to send/receive control data */
  5. )
  6. {
  7. if (drv==0)
  8. {
  9. switch (ctrl)
  10. {
  11. case CTRL_SYNC :
  12. return RES_OK;
  13. case GET_SECTOR_COUNT :
  14. return RES_OK;
  15. case GET_BLOCK_SIZE :
  16. return RES_OK;
  17. case CTRL_POWER :
  18. break;
  19. case CTRL_LOCK :
  20. break;
  21. case CTRL_EJECT :
  22. break;
  23. /* MMC/SDC command */
  24. case MMC_GET_TYPE :
  25. break;
  26. case MMC_GET_CSD :
  27. break;
  28. case MMC_GET_CID :
  29. break;
  30. case MMC_GET_OCR :
  31. break;
  32. case MMC_GET_SDSTAT :
  33. break;
  34. }
  35. }else if(drv==1){
  36. switch (ctrl)
  37. {
  38. case CTRL_SYNC :
  39. return RES_OK;
  40. case GET_SECTOR_COUNT :
  41. return RES_OK;
  42. case GET_SECTOR_SIZE :
  43. return RES_OK;
  44. case GET_BLOCK_SIZE :
  45. return RES_OK;
  46. case CTRL_POWER :
  47. break;
  48. case CTRL_LOCK :
  49. break;
  50. case CTRL_EJECT :
  51. break;
  52. /* MMC/SDC command */
  53. case MMC_GET_TYPE :
  54. break;
  55. case MMC_GET_CSD :
  56. break;
  57. case MMC_GET_CID :
  58. break;
  59. case MMC_GET_OCR :
  60. break;
  61. case MMC_GET_SDSTAT :
  62. break;
  63. }
  64. }
  65. else{
  66. return RES_PARERR;
  67. }
  68. return RES_PARERR;
  69. }
复制代码

以上函数都只是实现一个框架，并没有做实际的事情，下一步就需要把操作SD卡的程序填充在这个框架里面。
4、实现disk_initialize()函数
该函数在挂载文件系统的时候会被调用，主要是实现读写SD卡前对SD卡进行初始化，根据SD卡的传输协议，我们按照如下步骤初始化SD卡：
a、判断SD卡是否插入，可以通过检查SD卡卡座的CD脚电平进行判断，一般插入卡后该引脚会变成低电平。
b、稍微延时一段时间后发送至少74个时钟给SD卡。
c、发送CMD0命令给SD卡，直到SD卡返回0x01为止，这里可以循环多次发送。
程序如下：

  1. /* Start send CMD0 till return 0x01 means in IDLE state */
  2. for(retry=0; retry<0xFFF; retry++)
  3. {
  4. r1 = MSD0_send_command(CMD0, 0, 0x95);
  5. if(r1 == 0x01)
  6. {
  7. retry = 0;
  8. break;
  9. }
  10. }
复制代码

d、发送CMD8获取卡的类型，不同类型的卡其初始化方式有所不同。
e、根据卡的类型对卡进行初始化。具体初始化方式可以参考附件程序。
注：在初始化SD卡之前应该初始化SPI接口和相关的管脚。
实现后的程序如下：

  1. DSTATUS disk_initialize (
  2. BYTE drv /* Physical drive nmuber (0..) */
  3. )
  4. {
  5. int Status;
  6. switch (drv)
  7. {
  8. case 0 :
  9. Status = MSD0_Init();
  10. if(Status==0){
  11. return RES_OK;
  12. }else{
  13. return STA_NOINIT;
  14. }
  15. case 1 :
  16. return RES_OK;
  17. case 2 :
  18. return RES_OK;
  19. case 3 :
  20. return RES_OK;
  21. default:
  22. return STA_NOINIT;
  23. }
  24. }
复制代码

MSD0_Init()函数在SPI_MSD0_Driver.c文件中实现。
5、实现disk_read()函数
该函数是读取SD卡扇区数据的函数，根据SD卡数据传输协议可知有读取单扇区和读取多扇区两种操作模式，为提高读文件的速度应该实现读取多扇区函数。
实现后的程序如下：

  1. DRESULT disk_read (
  2. BYTE drv, /* Physical drive nmuber (0..) */
  3. BYTE *buff, /* Data buffer to store read data */
  4. DWORD sector, /* Sector address (LBA) */
  5. BYTE count /* Number of sectors to read (1..255) */
  6. )
  7. {
  8. int Status;
  9. if( !count )
  10. {
  11. return RES_PARERR;/* count不能等于0，否则返回参数错误 */
  12. }
  13. switch (drv)
  14. {
  15. case 0:
  16. if(count==1) /* 1个sector的读操作 */
  17. {
  18. Status =MSD0_ReadSingleBlock( sector ,buff );
  19. if(Status == 0){
  20. return RES_OK;
  21. }else{
  22. return RES_ERROR;
  23. }
  24. }
  25. else /* 多个sector的读操作 */
  26. {
  27. Status = MSD0_ReadMultiBlock( sector , buff ,count);
  28. if(Status == 0){
  29. return RES_OK;
  30. }else{
  31. return RES_ERROR;
  32. }
  33. }
  34. case 1:
  35. if(count==1) /* 1个sector的读操作 */
  36. {
  37. return RES_OK;
  38. }
  39. else /* 多个sector的读操作 */
  40. {
  41. return RES_OK;
  42. }
  44. default:
  45. return RES_ERROR;
  46. }
  47. }
复制代码

MSD0_ReadSingleBlock()和MSD0_ReadMultiBlock()函数都是SD卡操作的底层函数，我们在SPI_MSD0_Driver.c文件中实现。
6、实现disk_write()函数
该函数主要实现对SD卡进行写数据操作，和读数据操作一样也分单块写和多块写，建议实现多块写的方式，这样可以提高写数据速度。
实现后的程序如下：

  1. DRESULT disk_write (
  2. BYTE drv, /* Physical drive nmuber (0..) */
  3. const BYTE *buff, /* Data to be written */
  4. DWORD sector, /* Sector address (LBA) */
  5. BYTE count /* Number of sectors to write (1..255) */
  6. )
  7. {
  8. int Status;
  9. if( !count )
  10. {
  11. return RES_PARERR;/* count不能等于0，否则返回参数错误 */
  12. }
  13. switch (drv)
  14. {
  15. case 0:
  16. if(count==1) /* 1个sector的写操作 */
  17. {
  18. Status = MSD0_WriteSingleBlock( sector , (uint8_t *)(&buff[0]) );
  19. if(Status == 0){
  20. return RES_OK;
  21. }else{
  22. return RES_ERROR;
  23. }
  24. }
  25. else /* 多个sector的写操作 */
  26. {
  27. Status = MSD0_WriteMultiBlock( sector , (uint8_t *)(&buff[0]) , count );
  28. if(Status == 0){
  29. return RES_OK;
  30. }else{
  31. return RES_ERROR;
  32. }
  33. }
  34. case 1:
  35. if(count==1) /* 1个sector的写操作 */
  36. {
  37. return RES_OK;
  38. }
  39. else /* 多个sector的写操作 */
  40. {
  41. return RES_OK;
  42. }
  44. default:return RES_ERROR;
  45. }
  46. }
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关键词： STM32FATFS文件系统移植笔

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