N9H20如何将非作系统 NVTFAT 与 SPI 闪存一起使用？

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要在N9H20微控制器上使用非操作系统（bare-metal）环境下的NVTFAT文件系统与SPI闪存集成，需遵循以下步骤：

1. 硬件连接与SPI初始化

• 物理连接：
  
  将SPI闪存（如W25Q128）连接到N9H20的SPI引脚（SCK、MISO、MOSI、CS）。


• 
  

  SPI初始化：
  
  配置N9H20的SPI控制器（时钟、模式、中断/DMA等）：

  
  

  void SPI_Init(void) {
  
    // 使能SPI时钟
  
    CLK_EnableModuleClock(SPI0_MODULE);
  
  
  
    // 配置SPI模式（Mode 0/3）、时钟频率（如10MHz）
  
    SPI_Open(SPI0, SPI_MASTER, SPI_MODE_0, 8, 10000000);
  
  
  
    // 配置GPIO为SPI功能
  
    SYS->GPA_MFP |= GPA_MFP_SPI0_CLK | GPA_MFP_SPI0_MISO | GPA_MFP_SPI0_MOSI;
  
    SYS->GPC_MFP |= GPC_MFP_SPI0_SS; // 片选引脚
  
  }

  
  

2. SPI闪存驱动实现

实现底层读写接口供NVTFAT调用：

// 读取数据

int SPI_Flash_Read(uint32_t addr, uint8_t *buf, uint32_t len) {

    SPI_SET_SS_LOW(SPI0); // 使能片选



    // 发送读命令（0x03）和24位地址

    SPI_WRITE_TX(SPI0, 0x03);

    SPI_WRITE_TX(SPI0, (addr >> 16) & 0xFF);

    SPI_WRITE_TX(SPI0, (addr >> 8) & 0xFF);

    SPI_WRITE_TX(SPI0, addr & 0xFF);



    // 读取数据

    for (uint32_t i = 0; i < len; i++) {

        SPI_WRITE_TX(SPI0, 0x00); // 发送dummy字节

        while (SPI_IS_BUSY(SPI0)); // 等待传输完成

        buf[i] = SPI_READ_RX(SPI0);

    }



    SPI_SET_SS_HIGH(SPI0); // 关闭片选

    return 0;

}



// 写入数据（需先擦除）

int SPI_Flash_Write(uint32_t addr, uint8_t *buf, uint32_t len) {

    // 发送写使能命令（0x06）

    // ... (省略具体命令发送)



    // 发送页编程命令（0x02）和地址

    // ... (按页写入，注意页边界)

}

3. 集成NVTFAT文件系统

步骤：

1. 
   

   下载NVTFAT源码：
   
   从Nuvoton SDK或GitHub获取NVTFAT库。

   
   


2. 
   

   实现存储适配层：
   
   在NVTFAT中实现以下接口：

   
   

   #include "nvtfat.h"
   
   
   
   // 初始化存储设备
   
   int storage_init() {
   
      SPI_Flash_Init(); // 初始化SPI闪存
   
      return 0;
   
   }
   
   
   
   // 读取扇区（NVTFAT以扇区为单位操作）
   
   int storage_read_sector(uint32_t sector, uint8_t *buffer, uint32_t sector_count) {
   
      uint32_t addr = sector * 512; // 转换为字节地址
   
      SPI_Flash_Read(addr, buffer, sector_count * 512);
   
      return 0;
   
   }
   
   
   
   // 写入扇区
   
   int storage_write_sector(uint32_t sector, uint8_t *buffer, uint32_t sector_count) {
   
      uint32_t addr = sector * 512;
   
      SPI_Flash_Write(addr, buffer, sector_count * 512);
   
      return 0;
   
   }

   
   


3. 
   

   注册驱动到NVTFAT：  

   
   

   const nvtfat_disk_driver_t spi_disk_driver = {
   
      .init  = storage_init,
   
      .read  = storage_read_sector,
   
      .write = storage_write_sector
   
   };
   
   
   
   nvtfat_register_disk_driver(&spi_disk_driver, 0); // 注册为磁盘0

   
   

4. 格式化与挂载文件系统

int main() {

    // 初始化硬件和驱动

    SPI_Init();

    nvtfat_init();



    // 格式化（首次使用）

    nvtfat_format(0, 0); // 参数: 磁盘号、分区号



    // 挂载文件系统

    if (nvtfat_mount(0, 0) != 0) { // 磁盘0, 分区0

        // 处理挂载失败

    }



    // 文件操作示例

    FIL file;

    f_open(&file, "test.txt", FA_WRITE | FA_CREATE_ALWAYS);

    f_write(&file, "Hello N9H20!", 12, NULL);

    f_close(&file);

}

5. 关键注意事项

• 
  

  擦除块对齐：
  
  SPI闪存需按块（通常4KB）擦除。确保storage_write_sector在写入前检查块边界并执行擦除。

  
  


• 
  

  NVTFAT配置：
  
  修改nvtfat_config.h：

  
  

  #define NVTFAT_SECTOR_SIZE  512     // 匹配闪存扇区大小
  
  #define NVTFAT_DISK_SIZE    (16*1024*1024) // 闪存容量（16MB）

  
  


• 
  

  事务保护：
  
  NVTFAT支持事务操作，确保在断电时文件系统一致性：

  
  

  nvtfat_begin_transaction();
  
  // 文件写入操作...
  
  nvtfat_commit_transaction();

  
  


• 
  

  性能优化：  

  
  
  
  
  • 使用SPI DMA传输减少CPU占用。
  
  
  • 实现闪存缓存机制（如LRU缓存）。
  
  
  
  

参考资源

1. NVTFAT文档：
   
   Nuvoton NVTFAT GitHub


2. SPI闪存数据手册：
   
   如Winbond W25Q128


3. N9H20 SDK示例：
   
   参考BSP/Driver/SPI_Flash中的底层驱动代码。

通过以上步骤，即可在无操作系统的N9H20上实现SPI闪存的NVTFAT文件系统支持。