FATFS的学习跟移植思路

S火星人S

于 2025-02-13 09:21:25 发布

阅读量751

点赞数 24

分类专栏：嵌入式：第三方组件移植（fs）文章标签：学习

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/stupid24863/article/details/145580597

版权

嵌入式：第三方组件移植（fs）专栏收录该内容

11 篇文章

订阅专栏

学习 FATFS（一个轻量级 FAT 文件系统实现）的源码并移植到目标平台，需要分阶段进行。以下是系统化的学习路径和移植步骤：

一、源码学习：从核心文件入手

源码地址：FatFs/src at main · stm32duino/FatFs · GitHub

FATFS 的源码结构清晰，核心文件集中在 /src 目录下。推荐按以下顺序学习：

1. 核心文件概览

文件	作用
`ff.c`	FATFS 核心实现（文件操作、目录操作、挂载/卸载等）
`ff.h`	公共定义（文件系统对象、API 接口、错误码等）
`ffconf.h`	配置文件（通过宏定义启用/禁用功能，如长文件名、多卷支持等）【原文件名为：ffconf_template.h，在redeme文件中有说明需要把文件修改成`ffconf.h`】
`diskio.h`	磁盘接口层声明（需要用户实现的底层驱动函数）

2. 学习顺序

ffconf.h
理解配置文件中的宏定义，如 FF_USE_LFN（长文件名支持）、FF_FS_READONLY（只读模式）等。
目标：掌握如何裁剪 FATFS 功能以适应资源受限的嵌入式环境。
ff.h
分析关键数据结构：
- FATFS：文件系统对象（包含卷信息、状态等）
- FIL：文件对象
- DIR：目录对象
  目标：理解文件系统操作的高层抽象。
ff.c
从初始化函数 f_mount() 入手，逐步学习以下流程：
- 文件系统挂载（f_mount）
- 文件读写（f_open, f_read, f_write）
- 目录操作（f_opendir, f_readdir）
- 底层调用（disk_read, disk_write）
  目标：掌握 FATFS 的核心逻辑和调用链。
diskio.h 与用户层接口
分析 disk_initialize, disk_read, disk_write 等函数的声明，理解 FATFS 如何与底层存储设备交互。目前新版本对接了ff_gen_drv.c,ff_gen_drv.h
目标：明确移植时需要实现的底层驱动接口。

二、源码调试与工具

1. 使用调试工具

仿真环境：在 PC 上使用 FATFS 的 fatsim 工具模拟磁盘操作，观察文件系统行为。
日志输出：在 ff.c 中启用 FF_USE_STRFUNC，通过 printf 输出调试信息。

2. 关键函数断点

f_open：跟踪文件打开流程，观察文件名解析和簇链分配。
f_read：分析数据读取时的簇遍历逻辑。
disk_read：验证底层磁盘读写的正确性。

三、移植步骤

FATFS 的移植需要实现 diskio.h 中的底层接口，以下是简略说明流程（后续有专门的章节说明）：

1. 移植准备

将 FATFS 源码添加到工程中，包含以下文件：
根据目标平台配置 ffconf.h（如禁用不需要的功能以节省资源）。

2. 实现磁盘接口层

在用户代码中实现 diskio.h 中的函数重映射到ff_gen_drv.h中的注册函数：

函数	作用	示例代码框架
`disk_initialize`	初始化存储设备（如 SD 卡、Flash）	调用硬件初始化函数，返回状态
`disk_status`	获取磁盘状态（是否准备好）	检查设备是否连接
`disk_read`	从磁盘读取扇区	调用硬件读函数，返回成功/失败
`disk_write`	向磁盘写入扇区	调用硬件写函数，返回成功/失败
`disk_ioctl`	控制命令（获取扇区大小、数量等）	返回设备参数

3. 集成到工程

在应用中调用 FATFS API：

FATFS fs;
FIL file;
// 挂载文件系统
f_mount(&fs, "", 1);
// 打开文件
f_open(&file, "test.txt", FA_READ);
// 读取数据
char buffer[100];
UINT bytes_read;
f_read(&file, buffer, sizeof(buffer), &bytes_read);
// 关闭文件
f_close(&file);

4. 调试与验证

基础测试：挂载文件系统、创建文件、读写数据。
边界测试：处理大文件（超过簇链容量）、多卷切换。
性能测试：评估读写速度，优化硬件驱动或缓冲区。

四、常见问题与解决

问题	原因	解决方案
`FR_DISK_ERR`	底层读写失败	检查 `disk_read`/`disk_write` 实现
`FR_NO_FILESYSTEM`	磁盘未格式化或损坏	使用 `f_mkfs` 格式化磁盘
`FR_INVALID_NAME`	文件名不符合 8.3 规则	启用长文件名支持（`FF_USE_LFN`）
读写速度慢	硬件驱动未优化	启用 DMA 传输或增大缓冲区