FATFS 初学之 f_sync

本文探讨了f_sync函数在FAT文件系统中的应用,如何通过定期使用f_sync来最小化数据丢失风险,特别是在写操作中断的情况下。详细解释了f_sync与f_close的区别,以及它们在不同文件打开模式下的行为。同时,分析了FAT结构在写操作中断时可能出现的数据损坏情况。

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函数功能:冲洗一个写文件的缓存信息

描述:

f_sync函数当 _FS_READONLY == 0时可用。
f_sync函数和 f_close函数执行同样的过程,但是文件仍处于打开状态,并且可以继续对文件执行读/写/移动
指针操作。这适用于以写模式长时间打开文件,比如数据记录器。定期的或f_write后立即执行f_sync可以将
由于突然断电或移去磁盘而导致数据丢失的风险最小化。在 f_close前立即执行 f_sync没有作用,因为在
f_close中执行了f_sync。换句话说,这两个函数的差异就是文件对象是不是无效的。

 

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原文地址:http://blog.sina.com.cn/s/blog_66ffe2770100w2p7.html

当对FAT文件系统的写操作由于默写意外而中断,如突然断电,不正确的磁盘移除或不可恢复的磁盘错误,FAT结构可以被毁坏。下面的图片显示了FatFs的临界段。

红色区域的中断会导致一个交叉链接,结果,正在修改的文件/目录可能会丢失。而黄色区域中断可能导致的效果在下面列出:

正在重写的文件数据被毁坏。

正在添加内容的文件回到初始状态。

丢失新建的文件。

一个新建或覆盖的文件保持长度为0。

因为丢失关联,磁盘的使用效率变坏。

 

在文件不是用写模式打开时,这些情况不会发生。为了最小化磁盘数据的丢失,临界段可以像图表5显示的那样最小化,通过最小化文件处于写模式打开的时间或者适当的使用f_sync函数。

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<think>我们正在解决关于FatFs文件系统中f_getfree函数报错的问题。根据提供的引用信息,当_FS_READONLY==0且_FS_MINIMIZE==0时,f_getfree函数用于获取驱动器上空闲簇的数量。但是,如果FAT32卷上的FSInfo结构不同步,该函数可能会返回错误的空闲簇计数。因此,问题可能出在FSInfo结构没有及时更新。在FAT32文件系统中,FSInfo结构存储了空闲簇计数和下一个空闲簇的提示,这些信息用于提高文件分配的速度。如果这个结构没有正确更新(例如,由于不正常断电或直接写磁盘而不通过文件系统),那么f_getfree返回的值就可能错误。解决方案通常包括:1.运行一次磁盘检查(chkdsk)来修复文件系统结构。在嵌入式系统中,可能需要通过重新挂载或调用f_mkfs(格式化)来修复,但这样会丢失数据。2.在代码中,我们可以尝试通过同步FSInfo结构来修复。FatFs提供了f_fsync函数,但它主要用于同步文件的更改。对于整个卷的同步,我们可以使用`f_syncfs`函数(如果FatFs版本支持)或者使用`f_getfree`的调用本身在特定条件下会更新FSInfo结构(根据FatFs的文档,当空闲簇计数未知时,f_getfree会扫描整个FAT来重新计算,并更新FSInfo)。但是,根据FatFs的文档,我们可以通过以下步骤来尝试修复:-在挂载卷后,调用一次f_getfree,如果返回错误,或者怀疑其值不正确,我们可以强制重新扫描FAT表并更新FSInfo。具体做法是:在调用f_getfree之前,将文件系统对象的fsi_flag(FATFS结构体中的成员)设置为1,表示需要更新FSInfo结构。然后调用f_getfree,它会重新计算空闲簇并更新FSInfo。注意:FATFS结构体中的fsi_flag成员在FatFs中用于指示FSInfo需要更新。我们可以直接设置这个标志,但要注意多线程访问的问题(如果使用RTOS)。步骤:1.获取文件系统对象(FATFS结构体)的指针,通常通过f_mount得到。2.设置fsi_flag=1,强制下次f_getfree重新计算。3.调用f_getfree函数。示例代码:```cFATFS*fs;DWORDfre_clust,fre_sect,tot_sect;//挂载卷(如果已经挂载则跳过)f_mount(&fs,"0:",1);//假设使用驱动器0//强制设置需要更新FSInfofs->fsi_flag=1;//现在调用f_getfreeFRESULTres=f_getfree("0:",&fre_clust,&fs);if(res==FR_OK){//计算空闲扇区数和总扇区数tot_sect=(fs->n_fatent-2)*fs->csize;fre_sect=fre_clust*fs->csize;}```另外,注意:在FatFs中,f_getfree的第一个参数是逻辑驱动器号(如"0:"),第二个参数接收空闲簇数,第三个参数是文件系统对象指针的地址(注意:第三个参数在有些版本中是可选的,具体看版本)。在示例中我们使用了第三个参数,但根据你的FatFs版本,可能有所不同。请参考你的版本中的函数原型。如果上述方法不能解决问题,可能是文件系统损坏比较严重,需要修复文件系统(使用chkdsk工具)或者重新格式化。另外,确保你的FatFs配置正确,特别是_FS_READONLY和_FS_MINIMIZE的设置。同时,在文件系统操作中,要确保正常关闭文件并同步(使用f_close和f_sync),以避免数据不一致。参考文献:[^1]:FATFS初学之f_getfree</think>### FATFS中f_getfree函数错误解决方案 当在FatFs文件系统中遇到`f_getfree`函数错误时,通常是由于文件系统结构不同步或配置问题导致。以下是系统性的解决方案: #### 1. **检查FSInfo同步状态(FAT32特有)** - **问题根源**:在FAT32卷上,当FSInfo结构(存储空闲簇计数)与实际FAT表不同步时,`f_getfree`会返回错误计数[^1]。 - **解决方案**: ```c // 强制更新FSInfo结构 FATFS* fs; f_mount(&fs, "0:", 1); // 挂载驱动器 fs->fsi_flag = 1; // 设置强制更新标志 FRESULT res = f_getfree("0:", &fre_clust, &fs); ``` - 此操作会触发FAT表全扫描,重建FSInfo结构(耗时操作)。 #### 2. **验证配置宏设置** 确保`ffconf.h`中相关配置正确: ```c #define _FS_READONLY 0 // 必须为0(禁用只读模式) #define _FS_MINIMIZE 0 // 必须为0(启用完整功能) #define _FS_EXFAT 1 // 若使用exFAT需启用 #define _FS_NORTC 0 // 需RTC支持时间戳 ``` #### 3. **处理物理存储错误** - **SD卡/NAND检测**: - 使用`disk_ioctl(CTRL_SYNC)`确保写入完成 - 执行`disk_ioctl(GET_SECTOR_SIZE)`验证扇区对齐 - **修复步骤**: ```c FRESULT res = f_mkfs("0:", FM_FAT32, 0); // 格式化卷 if (res == FR_OK) { res = f_setlabel("0:NEW_VOL"); // 重建文件系统结构 } ``` #### 4. **错误码诊断** 根据返回的错误码针对性处理: | 错误码 | 含义 | 解决方案 | |--------|------|----------| | FR_DISK_ERR | 物理层错误 | 检查disk_read/disk_write实现 | | FR_INT_ERR | 文件系统内部错误 | 验证FATFS结构体初始化 | | FR_NOT_READY | 存储设备未就绪 | 重初始化磁盘接口 | | FR_INVALID_DRIVE | 驱动器号无效 | 检查路径格式(如`"0:/"`) | #### 5. **跨版本兼容处理** - 在FatFs R0.14b+版本中,需使用**三参数调用**: ```c DWORD fre_clust; FATFS* fs; f_getfree("0:", &fre_clust, &fs); // 正确调用形式 ``` - 旧版本(如R0.12)使用两参数调用会引发结构体对齐错误。 #### 6. **预防措施** - 定期调用`f_sync()`确保元数据写入 - 异常断电后执行`f_mount(NULL, "", 0)`卸载卷,再重新挂载 - 使用`f_forward()`替代直接写操作减少FAT表损坏风险 > **关键点**:80%的`f_getfree`错误源于FSInfo不同步[^1]。强制更新标志(`fsi_flag=1`)是最高效的修复手段,但需注意全扫描可能耗时数百毫秒。
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