最近做的spi flash，本打算弄個(gè)文件系統(tǒng)，由于之前用過(guò)了JFFS、YAFFS和TrueFFS，代碼量都相當(dāng)?shù)拇?，這次想找款代碼量不那么嚇人的，學(xué)習(xí)一下，聽(tīng)說(shuō)配置會(huì)相對(duì)復(fù)雜一些。選來(lái)選去，最終選定了FatFS，代碼量足夠的小，最新的R0.09版本只有1個(gè).c文件(當(dāng)然，還有一個(gè)底層的要自己寫(xiě)，option文件夾里的無(wú)視)，老點(diǎn)版本就更小了。而且更新很頻繁，用戶(hù)量也夠大，就選定它了。盡管最后由于硬件和項(xiàng)目原因未能實(shí)際的移植它到vxWorks，但學(xué)過(guò)的還是要記錄下。

在這里http://elm-chan.org/fsw/ff/00index_e.html下載源碼，只有800多K，小的可憐，還可以下載示例程序，有AVR、Win32、lpc等多平臺(tái)已實(shí)現(xiàn)的方案。打開(kāi)看src文件夾，一個(gè)option文件夾、00readme.txt、diskio.h、ff.c、ff.h、ffconf.h和interger.h。移植時(shí)需要修改的文件主要包括ffconf.h和interger.h，后者是在它的定義與目標(biāo)平臺(tái)上的有沖突，或者用的不習(xí)慣時(shí)修改的。

在做具體修改之前，先大概閱讀下FatFS的源代碼，可以先讀integer.h,了解所用的數(shù)據(jù)類(lèi)型，然后是ff.h,了解文件系統(tǒng)所用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和各種函數(shù)聲明，再就是diskio.h，了解與介質(zhì)相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和操作函數(shù)。ff.c這個(gè)文件相對(duì)較大，可以在最后將所實(shí)現(xiàn)的函數(shù)大致掃描一遍，之后根據(jù)用戶(hù)應(yīng)用層程序調(diào)用函數(shù)的次序仔細(xì)閱讀相關(guān)代碼。各個(gè)文件都可以直接用記事本打開(kāi)查閱，非常方便。ff.h中的幾個(gè)結(jié)構(gòu)體十分重要，列舉如下，首先是最基礎(chǔ)的文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體：

view plaincopy to clipboardprint?

/*?File?system?object?structure?(FATFS)?*/??

typedef?struct?{??

BYTE????fs_type;????????/*?FAT子類(lèi)型，一般在mount時(shí)用，置0表示未掛載*/??

BYTE????drv;????????????/*?物理驅(qū)動(dòng)號(hào)，一般為0*/??

BYTE????csize;??????????/*?每個(gè)簇的扇區(qū)數(shù)目(1,2,4...128)?*/??

BYTE????n_fats;?????????/*?文件分配表的數(shù)目(1,2)?*/??

/*FAT文件系統(tǒng)依次為：引導(dǎo)扇區(qū)、兩個(gè)文件分配表、根目錄區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)*/??

BYTE????wflag;??????????/*?標(biāo)記文件是否被改動(dòng)過(guò)，為1時(shí)要回寫(xiě)*/??

BYTE????fsi_flag;???????/*?標(biāo)記文件系統(tǒng)信息是否被改動(dòng)過(guò)，為1時(shí)要回寫(xiě)*/??

WORD????id;?????????????/*?文件系統(tǒng)掛載ID?*/??

WORD????n_rootdir;??????/*?根目錄區(qū)入口(目錄項(xiàng))的個(gè)數(shù)(用于FAT12/16)*/??

#if?_MAX_SS?!=?512 ??

WORD????ssize;??????????/*?每扇區(qū)的字節(jié)數(shù)(用于扇區(qū)大于512Byte的flash)?*/??

#endif ??

#if?_FS_REENTRANT ??

_SYNC_t?sobj;???????????/*?允許重入，即定義同步對(duì)象，用在tiny中*/??

#endif ??

#if?!_FS_READONLY ??

DWORD???last_clust;?????/*?最后一個(gè)被分配的簇*/??

DWORD???free_clust;?????/*?空閑簇的個(gè)數(shù)*/??

DWORD???fsi_sector;?????/*?存放fsinfo的扇區(qū)(用于FAT32)?*/??

#endif ??

#if?_FS_RPATH ??

DWORD???cdir;???????????/*?允許相對(duì)路徑時(shí)用，存儲(chǔ)當(dāng)前目錄起始簇(0:root)*/??

#endif ??

DWORD???n_fatent;???????/*?FAT入口數(shù)(簇的數(shù)目?+?2)*/??

DWORD???fsize;??????????/*?每個(gè)FAT所占扇區(qū)*/??

DWORD???fatbase;????????/*?FAT起始扇區(qū)*/??

DWORD???dirbase;????????/*?根目錄起始扇區(qū)(FAT32:Cluster#)?*/??

DWORD???database;???????/*?數(shù)據(jù)目錄起始扇區(qū)*/??

DWORD???winsect;????????/*?當(dāng)前緩沖區(qū)中存儲(chǔ)的扇區(qū)號(hào)*/??

BYTE????win[_MAX_SS];???/*?單個(gè)扇區(qū)緩存*/??

}?FATFS;??

/* File system object structure (FATFS) */typedef struct {BYTEfs_type;/* FAT子類(lèi)型，一般在mount時(shí)用，置0表示未掛載*/BYTEdrv;/* 物理驅(qū)動(dòng)號(hào)，一般為0*/BYTEcsize;/* 每個(gè)簇的扇區(qū)數(shù)目(1,2,4...128) */BYTEn_fats;/* 文件分配表的數(shù)目(1,2) *//*FAT文件系統(tǒng)依次為：引導(dǎo)扇區(qū)、兩個(gè)文件分配表、根目錄區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)*/BYTEwflag;/* 標(biāo)記文件是否被改動(dòng)過(guò)，為1時(shí)要回寫(xiě)*/BYTEfsi_flag;/* 標(biāo)記文件系統(tǒng)信息是否被改動(dòng)過(guò)，為1時(shí)要回寫(xiě)*/WORDid;/* 文件系統(tǒng)掛載ID */WORDn_rootdir;/* 根目錄區(qū)入口(目錄項(xiàng))的個(gè)數(shù)(用于FAT12/16)*/#if _MAX_SS != 512WORDssize;/* 每扇區(qū)的字節(jié)數(shù)(用于扇區(qū)大于512Byte的flash) */#endif#if _FS_REENTRANT_SYNC_tsobj;/* 允許重入，即定義同步對(duì)象，用在tiny中*/#endif#if !_FS_READONLYDWORDlast_clust;/* 最后一個(gè)被分配的簇*/DWORDfree_clust;/* 空閑簇的個(gè)數(shù)*/DWORDfsi_sector;/* 存放fsinfo的扇區(qū)(用于FAT32) */#endif#if _FS_RPATHDWORDcdir;/* 允許相對(duì)路徑時(shí)用，存儲(chǔ)當(dāng)前目錄起始簇(0:root)*/#endifDWORDn_fatent;/* FAT入口數(shù)(簇的數(shù)目 + 2)*/DWORDfsize;/* 每個(gè)FAT所占扇區(qū)*/DWORDfatbase;/* FAT起始扇區(qū)*/DWORDdirbase;/* 根目錄起始扇區(qū)(FAT32:Cluster#) */DWORDdatabase;/* 數(shù)據(jù)目錄起始扇區(qū)*/DWORDwinsect;/* 當(dāng)前緩沖區(qū)中存儲(chǔ)的扇區(qū)號(hào)*/BYTEwin[_MAX_SS];/* 單個(gè)扇區(qū)緩存*/} FATFS;

然后是與之相關(guān)的文件和文件夾結(jié)構(gòu)體，附上具體注釋?zhuān)?/p>

view plaincopy to clipboardprint?

/*?File?object?structure?(FIL)?*/??

typedef?struct?{??

FATFS*??fs;?????????????/*?所在的fs指針*/??

WORD????id;?????????????/*?所在的fs掛載編號(hào)*/??

BYTE????flag;???????????/*?文件狀態(tài)*/??

BYTE????pad1;???????????/*?不知道含義，也未見(jiàn)程序使用*/??

DWORD???fptr;???????????/*?文件讀寫(xiě)指針*/??

DWORD???fsize;??????????/*?大小*/??

DWORD???sclust;?????????/*?文件起始簇(fsize=0時(shí)為0)?*/??

DWORD???clust;??????????/*?當(dāng)前簇*/??

DWORD???dsect;??????????/*?當(dāng)前數(shù)據(jù)扇區(qū)*/??

#if?!_FS_READONLY ??

DWORD???dir_sect;???????/*?包含目錄項(xiàng)的扇區(qū)?*/??

BYTE*???dir_ptr;????????/*?Ponter?to?the?directory?entry?in?the?window?*/??

#endif ??

#if?_USE_FASTSEEK ??

DWORD*??cltbl;??????????/*指向簇鏈接映射表的指針*/??

#endif ??

#if?_FS_SHARE ??

UINT????lockid;?????????/*?File?lock?ID?(index?of?file?semaphore?table)?*/??

#endif ??

#if?!_FS_TINY ??

BYTE????buf[_MAX_SS];???/*?File?data?read/write?buffer?*/??

#endif ??

}?FIL;??

/* File object structure (FIL) */typedef struct {FATFS*fs;/* 所在的fs指針*/WORDid;/* 所在的fs掛載編號(hào)*/BYTEflag;/* 文件狀態(tài)*/BYTEpad1; /* 不知道含義，也未見(jiàn)程序使用*/DWORDfptr;/* 文件讀寫(xiě)指針*/DWORDfsize;/* 大小*/DWORDsclust;/* 文件起始簇(fsize=0時(shí)為0) */DWORDclust;/* 當(dāng)前簇*/DWORDdsect;/* 當(dāng)前數(shù)據(jù)扇區(qū)*/#if !_FS_READONLYDWORDdir_sect;/* 包含目錄項(xiàng)的扇區(qū) */BYTE*dir_ptr;/* Ponter to the directory entry in the window */#endif#if _USE_FASTSEEKDWORD*cltbl;/*指向簇鏈接映射表的指針*/#endif#if _FS_SHAREUINTlockid;/* File lock ID (index of file semaphore table) */#endif#if !_FS_TINYBYTEbuf[_MAX_SS];/* File data read/write buffer */#endif} FIL;

下面是目錄的：

view plaincopy to clipboardprint?

/*?Directory?object?structure?(DIR)?*/??

typedef?struct?{??

FATFS*??fs;?????????????/*?同上*/??

WORD????id;??

WORD????index;??????????/*?當(dāng)前讀寫(xiě)索引號(hào)?*/??

DWORD???sclust;?????????/*?文件數(shù)據(jù)區(qū)開(kāi)始簇*/??

DWORD???clust;??????????/*?當(dāng)前簇*/??

DWORD???sect;???????????/*?當(dāng)前扇區(qū)*/??

BYTE*???dir;????????????/*?扇區(qū)緩存中當(dāng)前SFN入口指針，SFN含義未知，猜測(cè)和LFN類(lèi)似，與文件名相關(guān)*/??

BYTE*???fn;?????????????/*?Pointer?to?the?SFN?(in/out)?{file[8],ext[3],status[1]}?*/??

#if?_USE_LFN ??

WCHAR*??lfn;????????????/*?Pointer?to?the?LFN?working?buffer?*/??

WORD????lfn_idx;????????/*?Last?matched?LFN?index?number?(0xFFFF:No?LFN)?*/??

#endif ??

}?DIR;??

/* Directory object structure (DIR) */typedef struct {FATFS*fs;/* 同上*/WORDid;WORDindex;/* 當(dāng)前讀寫(xiě)索引號(hào) */DWORDsclust;/* 文件數(shù)據(jù)區(qū)開(kāi)始簇*/DWORDclust;/* 當(dāng)前簇*/DWORDsect;/* 當(dāng)前扇區(qū)*/BYTE*dir;/* 扇區(qū)緩存中當(dāng)前SFN入口指針，SFN含義未知，猜測(cè)和LFN類(lèi)似，與文件名相關(guān)*/BYTE*fn;/* Pointer to the SFN (in/out) {file[8],ext[3],status[1]} */#if _USE_LFNWCHAR*lfn;/* Pointer to the LFN working buffer */WORDlfn_idx;/* Last matched LFN index number (0xFFFF:No LFN) */#endif} DIR;

其他類(lèi)似f_mount、f_open等接口API就不細(xì)說(shuō)了，在掛載的時(shí)候其實(shí)真正起作用的是chk_mounted函數(shù)，在這里才會(huì)將掛載分區(qū)的相關(guān)信息分配到FatFS結(jié)構(gòu)體中；還有一個(gè)get_fat函數(shù)，也比較重要，在f_open和許多目錄操作的函數(shù)中都有用到，而且FAT入口這個(gè)表達(dá)也十分晦澀，而它又調(diào)用了一個(gè)move_window的函數(shù)，也是十分晦澀難懂，可能是我英語(yǔ)太爛的緣故吧。實(shí)際上，move_window的作用是改變文件系統(tǒng)的當(dāng)前工作扇區(qū)，如果要遷移到的是當(dāng)前扇區(qū)，直接返回，如果不是，就將原扇區(qū)寫(xiě)回，若是FAT表，還要寫(xiě)進(jìn)備份區(qū)。

熟悉了代碼結(jié)構(gòu)后，現(xiàn)在開(kāi)始作修改了，首先修改ffconf.h文件配置與硬件相關(guān)的文件系統(tǒng)特性，然后自己添加一套底層操作即可。先看ffconf.h，里面定義了很多宏，可以根據(jù)自己需要一一配置：

先看功能配置：

_FS_TINY：文件系統(tǒng)為標(biāo)準(zhǔn)的還是微型的，默認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)的(0)；

_FS_READONLY：文件系統(tǒng)是否為只讀，默認(rèn)為可讀寫(xiě)(0)，若只讀則f_write、f_sync、 f_unlink、f_mkdir、f_chmod、f_rename、f_truncate和f_getfree不可用；

_FS_MINIMIZE：裁剪文件系統(tǒng)的功能，默認(rèn)為全部功能(0)，若為1、2則會(huì)移除大部分鏈接、目錄等功能；

_USE_STRFUNC：是否允許字符串操作，默認(rèn)為不允許(0)，這個(gè)看個(gè)人需求，一般情況下設(shè)置為1即可，如果工作在windows下，為保證文件兼容性(如換行符’\n’和回車(chē)符’\r’)建議將此項(xiàng)設(shè)置為2；

_USE_MKFS：是否允許使用f_mkfs函數(shù)，默認(rèn)為0，用于創(chuàng)建文件夾，建議開(kāi)啟；

_USE_FORWARD：用于允許f_forward函數(shù)，只有開(kāi)啟tiny文件系統(tǒng)時(shí)才用到，該函數(shù)用于將讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)立即轉(zhuǎn)存到數(shù)據(jù)流中，以節(jié)省RAM空間；

_USE_FASTSEEK：是否開(kāi)啟快速索引，默認(rèn)為0，開(kāi)啟后，會(huì)使用FIL結(jié)構(gòu)體中的cltbl元素來(lái)加快搜索；

_CODE_PAGE：指定目標(biāo)系統(tǒng)使用的OEM代碼頁(yè)，默認(rèn)為日語(yǔ)(932)，改為936簡(jiǎn)體中文；OEM是什么意思呢？在OS編碼中，unicode是一種雙字節(jié)字符編碼，無(wú)論中文還是英文，或者其他語(yǔ)言統(tǒng)一到2個(gè)字節(jié)，它與現(xiàn)有的任何編碼（ASCII，GB等）都不兼容。WindowsNT(2000)的內(nèi)核即使用該編碼，所有數(shù)據(jù)進(jìn)入內(nèi)核前轉(zhuǎn)換成UNICODE，退出內(nèi)核后在轉(zhuǎn)換成版本相關(guān)的編碼（通常稱(chēng)為OEM，在簡(jiǎn)體中文版下即為GB)；

_USE_LEN、_MAX_LEN、_LFN_UNICODE：這三個(gè)的意思不是很清楚，但是確定是與長(zhǎng)文件名有關(guān)的，不建議開(kāi)啟，否則又要多加函數(shù)，麻煩；

_FS_RPATH：是否允許相對(duì)路徑，讓我選擇就不開(kāi)啟，否則邏輯變得復(fù)雜不說(shuō)，代碼量也變多了一些；

再看硬件相關(guān)配置：

_VOLUMES：磁盤(pán)(flash)邏輯卷數(shù)，默認(rèn)為1，不建議修改；

_MAX_SS：扇區(qū)大小，默認(rèn)512Byte，最大可設(shè)置4096Byte；

_MULTI_PARTITION：分區(qū)選項(xiàng)，默認(rèn)為0，即一個(gè)分區(qū)，若想要多分區(qū)可自行設(shè)置；

_USE_ERASE：是否允許扇區(qū)擦除，默認(rèn)為0，若開(kāi)啟則要在disk_ioctl函數(shù)中添加擦除命令代碼；

最后是文件系統(tǒng)配置：

_WORD_ACCESS：數(shù)據(jù)遞進(jìn)格式，默認(rèn)為0，即以字節(jié)為單位遞進(jìn)，兼容性更強(qiáng)，若你的系統(tǒng)最新單位為字(2Byte)，則可設(shè)為1；

_FS_REENTRANT、_FS_TIMEOUT、_SYNC_t：這三個(gè)選項(xiàng)與文件系統(tǒng)是否允許重入有關(guān)，所直白點(diǎn)，就是能否被多線程同時(shí)訪問(wèn)，像RTOS中，一般建議開(kāi)啟，_SYNC_t可定義為對(duì)應(yīng)OS中的操作對(duì)象，windows下為HANDLE，uCos中為OS_EVENT，vxWorks中為SEMAPHORE。另外，開(kāi)啟后還需要添加ff_req_grant、ff_rel_grant和ff_del_syncobj三個(gè)函數(shù)，實(shí)際上實(shí)現(xiàn)的功能就是申請(qǐng)互斥量、釋放互斥量和刪除互斥量的意思，可以定義OS封裝即可；

_FS_SHARE：和上面的類(lèi)似，表示文件系統(tǒng)最大允許同時(shí)打開(kāi)多少文件，默認(rèn)為0，即只能打開(kāi)一個(gè)。

在配置這些選項(xiàng)的時(shí)候，可以根據(jù)定義閱讀ff.c文件中的相關(guān)代碼，基本上能對(duì)整體的結(jié)果有了了解，完成了ffconf.h后，再就是編寫(xiě)底層接口了，在新一點(diǎn)的FatFs中，并未提供函數(shù)接口模版，可以下老版的拷過(guò)來(lái)，也可以打開(kāi)doc文件夾下的幫助文檔00index_e.htm文件，里面有底層函數(shù)接口的格式及各個(gè)參數(shù)的描述。至于底層驅(qū)動(dòng)，我只做過(guò)spi flash的，這個(gè)可以參考我上一篇文章。需要注意的是，底層讀寫(xiě)函數(shù)中的參數(shù)sector指的是扇區(qū)的序號(hào)，需要自己換算成驅(qū)動(dòng)接口中的字節(jié)位置。

到這里，移植基本完成了，如果你的文件系統(tǒng)出現(xiàn)LD_WORD(ptr) (WORD)(*(WORD*)(BYTE*)(ptr))有問(wèn)題(數(shù)據(jù)異常終止DATA ABORT exception之類(lèi)的)的情況，請(qǐng)百度搜索“轉(zhuǎn)一篇比較詳細(xì)介紹FatFS文件系統(tǒng)移植的文章”就可以搞定了，那里有詳細(xì)的解決辦法。

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