FATFS文件系统使用分析
-----东方青
一、FATFS文件系统概述
FatFS
是一个为小型嵌入式系统设计的通用FAT(File Allocation Table)文件系统模块。FatFs 的编写遵循ANSI C，并且完全与磁盘I/O层分开。因此，它独立(不依赖)于硬件架构。它可以被嵌入到低成本的微控制器中，如AVR, 8051, PIC, ARM, Z80, 68K 等等，而不需要做任何修改。其主要具有与Windows FAT系统兼、不依赖于任何平台、可移植性高、代码和工作区占用空间非常小等特点。
二、FATFS文件系统移植
1、获取FATFS代码资源
以上链接地址即为FATFS官网，其内容简洁易懂，并在最下方可以下载FATFS源码与应用实例。目前最新版本为0.13版。
2、源码列举
下载FATFS源码后，可得到如下图源文件：
其中ff.c为FATFS文件系统重量级的文件，FATFS文件系统的应用操作接口API均在此文件实现，对于移植而言，ff.c文件不需要做任何修改，ffsystem.c和ffunicode.c更不需要任何修改。实际上只有diskio.c和diskio.h文件与底层的硬件操作相关。期内部分别存在以下几个接口：
（1）物理设备状态获取函数：DSTATUS disk_status (BYTE pdrv)
（2）物理设备初始化函数：DSTATUS disk_initialize (BYTE pdrv)
（3）物理设备读一个扇区函数：DRESULT disk_read (BYTE pdrv,BYTE *buff,DWORD sector,UINT count)
（4）物理设备写一个扇区函数：DRESULT disk_write (BYTE pdrv,const BYTE *buff,DWORD sector,UINT count)
（5）物理磁盘控制函数：DRESULT disk_ioctl (BYTE pdrv,BYTE cmd,void *buff)
以上所有均为FATFS文件系统自带的与底层交互的接口，可以看出，一个文件系统可以支持多个存储设备，当需要时只需在对应的接口实现底层函数即可，这使得移植变得很简单。
3、移植FATFS
实际上就是在diskio.c文件提供的接口中实现底层存储设备的操作功能，按照diskio.c文件提供的借款为上层提供应用接口，起到承上启下的作用。
宏定义：
本文所使用的板卡中的SD卡为SPI接口的SD卡，所以其标识宏定义为SDSPIDISK。至此标识SDSPIDISK就代表这个SPI接口的SD卡。
（1）物理设备状态获取函数：DSTATUS disk_status (BYTE pdrv)
（2）物理设备初始化函数：DSTATUS disk_initialize (BYTE pdrv)
（3）物理设备读一个扇区函数：DRESULT disk_read (BYTE pdrv,BYTE *buff,DWORD sector,UINT count)
（4）物理设备写一个扇区函数：DRESULT disk_write (BYTE pdrv,const BYTE *buff,DWORD sector,UINT count)
（5）物理磁盘控制函数：DRESULT disk_ioctl (BYTE pdrv,BYTE cmd,void *buff)
有以上实现可知，所以关于SDSPIDISK
设备的接口都是在SD卡驱动中进行实现了，然后就调用其驱动即可。这个可以去分析LPC54110 Board开发板的源代码。关于驱动在此不多说。 那么实际上到了这一步，我们基本上可以确认，对于FATFS文件系统的移植，只需要在底层的驱动中将对应的接口调用，就可以直接使用了。
三、FATFS文件系统的应用编程
1.挂载
其中参数g_fileSystem表示当前挂载的文件系统，driverNumberBuffer代表当前的物理设备，按照磁盘的表示格式，因为定义当前SPI接口的SD卡的标号为SDSPIDISK，宏定义为4，那么代表当前SD卡根分区的标识为”4:/”。其原型如下：
其第3个参数opt表示初始化选项，当opt=0时，表示现在不装载/安装根文件系统；当opt=1时，现在安装根文件系统。
2.实现在SD卡的根分区创建一个文件“hello.c”，并通过接口f_write在文件hello.c中写入字符串”Hello World!!rn”，然后通过接口f_read将数据读取并打印出来，最后关闭文件。
程序运行后，效果如下图：
如上图效果，成功的实现了在文件系统中操作文件当然，存在的一个问题就是时间不对，例如以上文件的创建时间为2015-1-1，这是因为在系统中还没有实现RTC时间内获取。
3.在SD卡根文件系统中创建一个目录，并在目录中创建一个文件，然后对文件写一段数据，最后再出去出来，打印在串口助手上显示。
程序运行完后，有如下效果：
如上图即为程序运行后的现象了。
4.关于FATFS应用接口的使用
实际上FATFS官网已经为我们提供了非常详细的应用教程和示例，只需要参看这些说明和示例，就完全可以使用FATFS文件系统了，非常简单。
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