FatFs移植到STM32(SD卡)

BIN-XYB

已于 2024-01-04 22:24:02 修改

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分类专栏：透明的stm32 文章标签： stm32 嵌入式硬件单片机 c语言

于 2023-07-07 19:13:14 首次发布

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一、简介

FatFs是免费，开源的轻量级文件系统，纯c实现，移植简单

二、源码下载

GitHub - abbrev/fatfs: FatFs - Generic FAT File System Module

三、移植条件

1、芯片参数

note:如遇挂载的失败，裸机请记得调整栈空间。

芯片类型：STM32F103VET6

flash大小为512KB,RAM大小 64KB

8GB大小SD卡。

本例中使用TFT屏幕自带SD卡硬件电路，使用SPI模式驱动SD卡

四、源码结构分析

用户移植适配的工作全部在diskio.c中完成。

五、配置文件重要参数说明

1、配置扇区大小

#define FF_MIN_SS 512
#define FF_MAX_SS 512

如果只需要挂载一个文件系统，以上两个值设置一样即可，本例中所用SD卡扇区大小为512，所以均设置为512。

如果需要挂载一个以上文件系统且两个设备扇区大小不同，以上两值设置范围要涵盖多个设备扇区范围。disk_ioctl接口需要提供GET_SECTOR_SIZE接口。

2、配置逻辑设备个数

(本例中使用DEV_MMC, 所以设备数配置为2，盘符使用 1: 盘符)

#define FF_VOLUMES 2

3、配置格式化文件系统接口

#define FF_USE_MKFS 1

该字段配置为1，可以使用f_mkfs接口来格式化空白SD卡

六、diskio.c代码适配

note:留意下各个接口返回值，小心返回错误。

1、disk_status接口

DSTATUS disk_status (
	BYTE pdrv		/* Physical drive nmuber to identify the drive */
)
{
	DSTATUS stat = RES_OK;

	switch (pdrv) {

	case DEV_MMC :
		stat = STA_NOINIT;
		stat &= ~STA_NOINIT;
		// translate the reslut code here
		return stat;
	}
	return STA_NOINIT;
}

2、disk_initialize接口

DSTATUS disk_initialize (
	BYTE pdrv				/* Physical drive nmuber to identify the drive */
)
{
	DSTATUS stat = RES_OK;
	int result;

	switch (pdrv) {
	case DEV_MMC :
		result = b_sd_init();
		if(result)
		{
			b_sd_set_speed(SPI_BAUDRATEPRESCALER_256);
			b_sd_read_write_byte(0XFF);
			b_sd_set_speed(SPI_BAUDRATEPRESCALER_2);
		}
		// translate the reslut code here
		return stat;
	}
	return STA_NOINIT;
}

b_sd_init 为sd卡初始化接口、b_sd_set_speed 为设置spi速度接口、b_sd_read_write_byte 为spi读写单个字节接口，均会在下文给出。

3、disk_read接口

DRESULT disk_read (
	BYTE pdrv,		/* Physical drive nmuber to identify the drive */
	BYTE *buff,		/* Data buffer to store read data */
	LBA_t sector,	/* Start sector in LBA */
	UINT count		/* Number of sectors to read */
)
{
	DRESULT res = RES_OK;
	int ret;

	switch (pdrv) {
	case DEV_MMC :
		// translate the arguments here
		ret = b_sd_read_sector(sector, count, buff, 0XFF);
		if(ret != 0)
		{
			res = RES_ERROR;
		}
		// translate the reslut code here
		return res;
	}
	return RES_PARERR;
}

b_sd_read_sector 为sd卡的读扇区数据接口，会在下文给出。

4、disk_write接口

DRESULT disk_write (
	BYTE pdrv,			/* Physical drive nmuber to identify the drive */
	const BYTE *buff,	/* Data to be written */
	LBA_t sector,		/* Start sector in LBA */
	UINT count			/* Number of sectors to write */
)
{
	DRESULT res = RES_OK;
	int ret;
	switch (pdrv) {

	case DEV_MMC :
		// translate the arguments here
		b_sd_set_speed(SPI_BAUDRATEPRESCALER_256);
		ret = b_sd_write_sector(sector, count, (u8*)buff, 0XFF);
		b_sd_set_speed(SPI_BAUDRATEPRESCALER_2);
		if(ret != 0)
		{
			res = RES_ERROR;
		}
		// translate the reslut code here
		return res;
	}
	return RES_PARERR;
}

b_sd_write_sector 为sd卡写扇区数据接口，会在下文给出。

5、disk_ioctl接口

DRESULT disk_ioctl (
	BYTE pdrv,		/* Physical drive nmuber (0..) */
	BYTE cmd,		/* Control code */
	void *buff		/* Buffer to send/receive control data */
)
{
	DRESULT res = RES_OK;
	switch (pdrv) {

	case DEV_MMC :

		// Process of the command for the MMC/SD card
		switch(cmd)
		{	
			case CTRL_SYNC :
			{
				b_sd_sync_data();
				res = RES_OK;
			}
			break;
			case CTRL_TRIM:
			{
				res = RES_OK;
			}break;
			case GET_SECTOR_COUNT:
			{
				*(int*)buff = b_sd_get_sector_number();
			}break;
			case GET_SECTOR_SIZE:
			{
				*(int*)buff = b_sd_get_sector_size();
			}break;
			case GET_BLOCK_SIZE:
			{
				//*(int*)buff = b_sd_get_block_size();
				*(int*)buff = 8;
			}break;
		}
		return res;
	}
	return RES_PARERR;
}

b_sd_get_sector_number 为获取sd卡扇区个数接口，b_sd_get_sector_size为获取sd卡获取扇区大小(512字节接口)，会在下文给出。

七、SD卡驱动实现

sd卡驱动实现请参考：

stm32读写SD卡(SPI模式)_spi sd卡_BIN-XYB的博客-优快云博客

或

stm32读写SD卡(SDIO模式)-优快云博客

八、用户Demo

note：s32\u32\u16\u8等为自定义实现，如报错，请按需修改

1、挂载设备

#include "ff.h"

#define DISK_SD       "1:"

static int phase1_sd_fs_init(void)
{
    static FATFS sd_fs;
    u32 ret = 0;
    MKFS_PARM opt = {0};
    opt.fmt = FM_FAT;
    static u8 work_buf[512] = {0};
    ret = f_mount(&sd_fs, DISK_SD, 1);
    if(ret != FR_OK)
    {
        switch(ret)
        {
            case FR_NO_FILESYSTEM:
            {
                ret = f_mkfs(DISK_SD, &opt, work_buf, sizeof(work_buf));
            }break;
            case FR_MKFS_ABORTED:
            {
                ret = f_mkfs(DISK_SD, &opt, work_buf, sizeof(work_buf));
            }break;
        }
    }
    if(ret != 0)
    {
        LOG_ERROR("sd fs f_mkfs fail(%d)\r\n", ret);
    }
    else
    {
        LOG_INFO("sd fs f_mkfs succ\r\n");
    }
    return ret;
}

2、文件操作

#define USER_FILE_NAME "1:/data.txt"
s32 b_demo_user_fs(void)
{
    FIL fp;
    u32 real_write_num = 0;
    
    FRESULT ret = f_open(&fp, USER_FILE_NAME, FA_CREATE_ALWAYS | FA_WRITE | FA_READ);
    if(ret != FR_OK)
    {
        LOG_ERROR("f_open fail:%s\r\n", USER_FILE_NAME);
        return -1;
    }

    u8 *test_w_b = "fs test write data";
    ret = f_write(&fp, test_w_b, strlen(test_w_b), &real_write_num);
    if(ret != FR_OK)
    {
        LOG_ERROR("f_open fail:%d\r\n", ret );
        return -1;
    }
    LOG_INFO("write len:%d\r\n", real_write_num);
    LOG_INFO("write data:%s\r\n", test_w_b);
    
    ret = f_close(&fp);
    if(ret != FR_OK)
    {
        LOG_ERROR("f_close fail:%d\r\n", ret);
        return -1;
    }

    u32 real_read_num = 0;
    u8 test_r_b[100] = {0};
    ret = f_open(&fp, USER_FILE_NAME, FA_READ);
    if(ret != FR_OK)
    {
        LOG_ERROR("f_open fail:%s\r\n", USER_FILE_NAME);
        return -1;
    }

    ret = f_read(&fp, test_r_b, 100, &real_read_num);
    if(ret != FR_OK)
    {
        LOG_ERROR("f_read fail:%d\r\n", ret);
        return -1;
    }
    LOG_INFO("read len:%d\r\n", real_read_num);
    LOG_INFO("read data:%s\r\n", test_r_b);

    ret = f_close(&fp);
    if(ret != FR_OK)
    {
        LOG_ERROR("f_close fail:%d\r\n", ret);
        return -1;
    }
    return 0;
}