STM32F103VE如何通过C语言的fopen函数打开存储在W25Q128那里的文件？

本程序所用的程序型号为：STM32F103VE，振：8MHz
文件
开发：容量为16MB的W25Q128工具开发：Keil MDK 5
实现了用C语言里面的fopen，fread，fwrite，fclose等标准库函数打开W25Q128中的文件。当然还是FatFS库通过重写Keil的_sys_open、_sys_close、_sys_write、_sys_read等，实现fopen与FatFS的f_open的绑定
。_ttywrch函数是abort内部调用的接口字符函数输出函数。
程序使用的是标准ç库，没有使用microlib中。项目属性中没有勾选使用microlib中复选框。
中的#pragma import（__ use_no_semihosting）这句话的作用是禁用半主机模式。默认情况下，的fopen函数是通过调用ARM调试器的指令读取调试器上的文件，如果程序运行在非调试模式下正式生成硬错误错误，这就是优化的半模式模式。只要程序编写_主机_ *系列的功能，开始关闭半主机模式，实现我们想要的功能。加上这句话，辅助我们检测并注意哪些功能需要更新，避免严重错误错误产生。
程序的下载地址：https://pan.baidu.com/s/16-jnl_03HhA_TYaxbNj3aw

主程序：


#include
#include
#include
#include
#include
#include

static FATFS fatfs;

static int file_init(void)
{
  char buffer[FF_MIN_SS];
  FRESULT fr;
  
  fr = f_mount(&fatfs, "0:/", 1); // 挂载磁盘
  if (fr == FR_OK)
  {
    printf("f_mount OK!n");
    return 1;
  }
  if (fr == FR_NO_FILESYSTEM)
  {
    // 若磁盘没有格式化, 则格式化磁盘
    fr = f_mkfs("0:/", FM_FAT, 0, buffer, sizeof(buffer));
    if (fr == FR_OK)
    {
      printf("Disk is formatted!n");
      return 1;
    }
    else
    {
      printf("Disk cannot be formatted! fr=%dn", fr);
      return 0;
    }
  }
  else
  {
    printf("f_mount error! fr=%dn", fr);
    return 0;
  }
}

static void errno_test(void)
{
  double a = 0.0;
  
  a = sin(3.4 / a);
  printf("a=%lf, sin=0x%p, errno=%dn", a, sin, errno);
  perror("error");
  
  errno = 0;
  perror("error");
}

static void file_test(void)
{
  FILE *fp;
  int num;
  
  fp = fopen("hello7.txt", "r+");
  if (fp == NULL) // 若文件不存在, 则创建一个
  {
    fp = fopen("hello7.txt", "w+");
    if (fp == NULL)
    {
      printf("Cannot open File 1!n");
      return;
    }
    printf("File 1 is created!n");
   
    fputs("=0", fp);
    rewind(fp);
  }
  else
    printf("File 1 is open!n");
  
  fscanf(fp, "=%d", &num);
  printf("num=%dn", num);
  
  rewind(fp);
  fprintf(fp, "=%d", num + 1);
  
  printf("ftell=%ldn", ftell(fp));
  fclose(fp);
}

static void file_test2(void)
{
  char buffer[50];
  char *s = "This is a string! Hello World!";
  FILE *fp;
  int n;
  
  fp = fopen("foo.txt", "r");
  if (fp == NULL)
  {
    fp = fopen("foo.txt", "w");
    if (fp == NULL)
    {
      printf("Cannot open File 2!n");
      return;
    }
    n = fwrite(s, 1, strlen(s), fp);
    printf("%d bytes written!n", n);
    fclose(fp);
    return;
  }
  
  n = fread(buffer, 1, sizeof(buffer) - 1, fp);
  if (n > 0)
  {
    buffer[n] = '';
    printf("File 2: %sn", buffer);
  }
  else
    printf("fread failed! ret=%dn", n);
  
  fclose(fp);
}

int main(int argc, char **argv)
{
  int i, ret;
  
  // 串口USART1是在_sys_open的usart_init函数中初始化的
  // 命令行参数由_sys_command_string函数的返回值指定
  printf("Hello World! argc=%dn", argc);
  for (i = 0; argv != NULL; i++)
    printf("ARG %d: %sn", i, argv);
  
#if 1
  printf("Please input a number: ");
  ret = scanf("%d", &i); // 请用Tera Term软件测试这个函数 (不要用普通的串口调试工具)
  if (ret == 1)
    printf("3*i=%dn", 3 * i);
  else
  {
    printf("Not a number!");
    fflush(stdout); // 强制显示未换行的输出
    abort(); // 异常中止程序
  }
#endif
  
  errno_test();
  
  // 使用文件函数前必须先挂载磁盘
  ret = file_init();
  if (!ret)
    return -1;
  
  file_test();
  file_test2();
  
  return 0; // 可通过重写_sys_exit函数接收主函数的返回值
}

// 由于用到了FatFS库, 所以必须把启动文件中的栈大小改大
void HardFault_Handler(void)
{
  printf("Hard Error!n");
  printf("Please check Stack_Size and Heap_Size in startup_stm32f10x_hd.s!n");
  while (1);
}
把标准库函数与FatFS API绑定在一起的代码：


/* Redefining target-dependent system I/O functions in the C library */
/* http://www.keil.com/support/man/docs/armlib/armlib_chr1358938932518.htm */

#include
#include
#include
#include "usart.h"

// 是否将fopen与FatFS关联起来
#define FATFS_EN 1

#if FATFS_EN
#include
#include
#endif

#pragma import(__use_no_semihosting) // 禁用半主机模式

#define STDIN 0
#define STDOUT 1
#define STDERR 2
#define IS_STD(fh) ((fh) >= 0 && (fh) <= 2)

/*
* These names are used during library initialization as the
* file names opened for stdin, stdout, and stderr.
* As we define _sys_open() to always return the same file handle,
* these can be left as their default values.
*/
const char __stdin_name[] =  ":tt";
const char __stdout_name[] =  ":tt";
const char __stderr_name[] =  ":tt";

FILEHANDLE _sys_open(const char *name, int openmode)
{
#if FATFS_EN
  BYTE mode;
  FIL *fp;
  FRESULT fr;
#endif
  
  if (name == __stdin_name)
    return STDIN;
  else if (name == __stdout_name)
  {
    usart_init(); // 初始化串口 (在main函数执行前执行)
    return STDOUT;
  }
  else if (name == __stderr_name)
    return STDERR;
  
#if FATFS_EN
  if (sizeof(FILEHANDLE) < sizeof(void *))
  {
    usart_send_string("sizeof(FILEHANDLE) should be no less than sizeof(void *)!n", -1);
    return -1;
  }
  
  fp = malloc(sizeof(FIL));
  if (fp == NULL)
    return -1;
  
  /* http://elm-chan.org/fsw/ff/doc/open.html */
  if (openmode & OPEN_W)
  {
    mode = FA_CREATE_ALWAYS | FA_WRITE;
    if (openmode & OPEN_PLUS)
      mode |= FA_READ;
  }
  else if (openmode & OPEN_A)
  {
    mode = FA_OPEN_APPEND | FA_WRITE;
    if (openmode & OPEN_PLUS)
      mode |= FA_READ;
  }
  else
  {
    mode = FA_READ;
    if (openmode & OPEN_PLUS)
      mode |= FA_WRITE;
  }
  
  fr = f_open(fp, name, mode);
  if (fr == FR_OK)
    return (uintptr_t)fp;
  
  free(fp);
#endif
  
  return -1;
}

int _sys_close(FILEHANDLE fh)
{
#if FATFS_EN
  FRESULT fr;
#endif
  
  if (IS_STD(fh))
  {
    if (fh == STDOUT)
      usart_deinit();
    return 0;
  }
  
#if FATFS_EN
  fr = f_close((FIL *)fh);
  if (fr == FR_OK)
  {
    free((void *)fh);
    return 0;
  }
#endif
  
  return -1;
}

int _sys_write(FILEHANDLE fh, const unsigned char *buf, unsigned len, int mode)
{
#if FATFS_EN
  FRESULT fr;
  UINT bw;
#endif
  
  if (fh == STDIN)
    return -1;
  
  if (fh == STDOUT || fh == STDERR)
  {
    usart_send_string((const char *)buf, len);
    return 0;
  }

#if FATFS_EN
  fr = f_write((FIL *)fh, buf, len, &bw);
  if (fr == FR_OK)
    return len - bw;
#endif
  
  return -1;
}

int _sys_read(FILEHANDLE fh, unsigned char *buf, unsigned len, int mode)
{
  char ch;
  int i = 0;
#if FATFS_EN
  FRESULT fr;
  UINT br;
#endif
  
  if (fh == STDIN)
  {
    while (i < len)
    {
      ch = usart_receive();
      if (isprint(ch))
      {
        buf[i++] = ch;
        usart_send(ch);
      }
      else if (ch == 'r')
      {
        buf[i++] = 'n';
        usart_send('n');
        break;
      }
      else if (i > 0 && ch == 'b')
      {
        i--;
        usart_send_string("b b", 3);
      }
    }
    return len - i;
  }
  else if (fh == STDOUT || fh == STDERR)
    return -1;
  
#if FATFS_EN
  fr = f_read((FIL *)fh, buf, len, &br);
  if (fr == FR_OK)
    return len - br;
#endif
  
  return -1;
}

void _ttywrch(int ch)
{
  usart_send(ch);
}

int _sys_istty(FILEHANDLE fh)
{
  return IS_STD(fh);
}

int _sys_seek(FILEHANDLE fh, long pos)
{
#if FATFS_EN
  FRESULT fr;
  
  if (!IS_STD(fh))
  {
    fr = f_lseek((FIL *)fh, pos);
    if (fr == FR_OK)
      return 0;
  }
#endif
  return -1;
}

long _sys_flen(FILEHANDLE fh)
{
#if FATFS_EN
  if (!IS_STD(fh))
    return f_size((FIL *)fh);
#endif
  return -1;
}

// 用来接收main函数返回值的函数, 这个函数不允许返回
void _sys_exit(int returncode)
{
  while (1);
}

// 定义main函数argv的内容
char *_sys_command_string(char *cmd, int len)
{
  // 可以把命令行内容放入大小为len的cmd缓存区然后返回
  // 也可以直接返回一个字符串
  return "./foo -f bar";
}




如果只想实现printf函数重定向到USART1串口输出，则只需要实现fputc函数并重定义__stdout变量就行了（不勾选Use MicroLIB）：


/* Redefining low-level library functions to enable direct use of high-level library functions in the C library */
/* http://www.keil.com/support/man/docs/armlib/armlib_chr1358938931411.htm */

#include
#include

#pragma import(__use_no_semihosting) // 禁用半主机模式

struct __FILE
{
  int handle;
  /* Whatever you require here. If the only file you are using is */
  /* standard output using printf() for debugging, no file handling */
  /* is required. */
};

/* FILE is typedef'd in stdio.h. */
FILE __stdout;

int fputc(int ch, FILE *fp)
{
  if (fp == stdout)
  {
    if (ch == 'n')
    {
      while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET); // 等待前一字符发送完毕
      USART_SendData(USART1, 'r');
    }
    while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
    USART_SendData(USART1, ch);
  }
  return ch;
}

// 用来接收main函数返回值的函数, 这个函数不允许返回
void _sys_exit(int returncode)
{
  while (1);
}

int main(void)
{
  GPIO_InitTypeDef gpio;
  USART_InitTypeDef usart;
  
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
  
  // 串口发送引脚PA9设为复用推挽输出, 串口接收引脚PA10保持默认的浮空输入
  gpio.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
  gpio.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
  gpio.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_Init(GPIOA, &gpio);
  
  USART_StructInit(&usart);
  usart.USART_BaudRate = 115200;
  USART_Init(USART1, &usart);
  USART_Cmd(USART1, ENABLE);
  printf("STM32F103VE USART1n");
  
  return 0;
}

void HardFault_Handler(void)
{
  printf("Hard Error!n");
  while (1);
}





请注意，以上两个程序，在项目属性中不能使用MicroLIB勾选上！否则不能运行！！！

本程序所用的程序型号为：STM32F103VE，振：8MHz
文件
开发：容量为16MB的W25Q128工具开发：Keil MDK 5
实现了用C语言里面的fopen，fread，fwrite，fclose等标准库函数打开W25Q128中的文件。当然还是FatFS库通过重写Keil的_sys_open、_sys_close、_sys_write、_sys_read等，实现fopen与FatFS的f_open的绑定
。_ttywrch函数是abort内部调用的接口字符函数输出函数。
程序使用的是标准ç库，没有使用microlib中。项目属性中没有勾选使用microlib中复选框。
中的#pragma import（__ use_no_semihosting）这句话的作用是禁用半主机模式。默认情况下，的fopen函数是通过调用ARM调试器的指令读取调试器上的文件，如果程序运行在非调试模式下正式生成硬错误错误，这就是优化的半模式模式。只要程序编写_主机_ *系列的功能，开始关闭半主机模式，实现我们想要的功能。加上这句话，辅助我们检测并注意哪些功能需要更新，避免严重错误错误产生。
程序的下载地址：https://pan.baidu.com/s/16-jnl_03HhA_TYaxbNj3aw

主程序：


#include
#include
#include
#include
#include
#include

static FATFS fatfs;

static int file_init(void)
{
  char buffer[FF_MIN_SS];
  FRESULT fr;
  
  fr = f_mount(&fatfs, "0:/", 1); // 挂载磁盘
  if (fr == FR_OK)
  {
    printf("f_mount OK!n");
    return 1;
  }
  if (fr == FR_NO_FILESYSTEM)
  {
    // 若磁盘没有格式化, 则格式化磁盘
    fr = f_mkfs("0:/", FM_FAT, 0, buffer, sizeof(buffer));
    if (fr == FR_OK)
    {
      printf("Disk is formatted!n");
      return 1;
    }
    else
    {
      printf("Disk cannot be formatted! fr=%dn", fr);
      return 0;
    }
  }
  else
  {
    printf("f_mount error! fr=%dn", fr);
    return 0;
  }
}

static void errno_test(void)
{
  double a = 0.0;
  
  a = sin(3.4 / a);
  printf("a=%lf, sin=0x%p, errno=%dn", a, sin, errno);
  perror("error");
  
  errno = 0;
  perror("error");
}

static void file_test(void)
{
  FILE *fp;
  int num;
  
  fp = fopen("hello7.txt", "r+");
  if (fp == NULL) // 若文件不存在, 则创建一个
  {
    fp = fopen("hello7.txt", "w+");
    if (fp == NULL)
    {
      printf("Cannot open File 1!n");
      return;
    }
    printf("File 1 is created!n");
   
    fputs("=0", fp);
    rewind(fp);
  }
  else
    printf("File 1 is open!n");
  
  fscanf(fp, "=%d", &num);
  printf("num=%dn", num);
  
  rewind(fp);
  fprintf(fp, "=%d", num + 1);
  
  printf("ftell=%ldn", ftell(fp));
  fclose(fp);
}

static void file_test2(void)
{
  char buffer[50];
  char *s = "This is a string! Hello World!";
  FILE *fp;
  int n;
  
  fp = fopen("foo.txt", "r");
  if (fp == NULL)
  {
    fp = fopen("foo.txt", "w");
    if (fp == NULL)
    {
      printf("Cannot open File 2!n");
      return;
    }
    n = fwrite(s, 1, strlen(s), fp);
    printf("%d bytes written!n", n);
    fclose(fp);
    return;
  }
  
  n = fread(buffer, 1, sizeof(buffer) - 1, fp);
  if (n > 0)
  {
    buffer[n] = '';
    printf("File 2: %sn", buffer);
  }
  else
    printf("fread failed! ret=%dn", n);
  
  fclose(fp);
}

int main(int argc, char **argv)
{
  int i, ret;
  
  // 串口USART1是在_sys_open的usart_init函数中初始化的
  // 命令行参数由_sys_command_string函数的返回值指定
  printf("Hello World! argc=%dn", argc);
  for (i = 0; argv != NULL; i++)
    printf("ARG %d: %sn", i, argv);
  
#if 1
  printf("Please input a number: ");
  ret = scanf("%d", &i); // 请用Tera Term软件测试这个函数 (不要用普通的串口调试工具)
  if (ret == 1)
    printf("3*i=%dn", 3 * i);
  else
  {
    printf("Not a number!");
    fflush(stdout); // 强制显示未换行的输出
    abort(); // 异常中止程序
  }
#endif
  
  errno_test();
  
  // 使用文件函数前必须先挂载磁盘
  ret = file_init();
  if (!ret)
    return -1;
  
  file_test();
  file_test2();
  
  return 0; // 可通过重写_sys_exit函数接收主函数的返回值
}

// 由于用到了FatFS库, 所以必须把启动文件中的栈大小改大
void HardFault_Handler(void)
{
  printf("Hard Error!n");
  printf("Please check Stack_Size and Heap_Size in startup_stm32f10x_hd.s!n");
  while (1);
}
把标准库函数与FatFS API绑定在一起的代码：


/* Redefining target-dependent system I/O functions in the C library */
/* http://www.keil.com/support/man/docs/armlib/armlib_chr1358938932518.htm */

#include
#include
#include
#include "usart.h"

// 是否将fopen与FatFS关联起来
#define FATFS_EN 1

#if FATFS_EN
#include
#include
#endif

#pragma import(__use_no_semihosting) // 禁用半主机模式

#define STDIN 0
#define STDOUT 1
#define STDERR 2
#define IS_STD(fh) ((fh) >= 0 && (fh) <= 2)

/*
* These names are used during library initialization as the
* file names opened for stdin, stdout, and stderr.
* As we define _sys_open() to always return the same file handle,
* these can be left as their default values.
*/
const char __stdin_name[] =  ":tt";
const char __stdout_name[] =  ":tt";
const char __stderr_name[] =  ":tt";

FILEHANDLE _sys_open(const char *name, int openmode)
{
#if FATFS_EN
  BYTE mode;
  FIL *fp;
  FRESULT fr;
#endif
  
  if (name == __stdin_name)
    return STDIN;
  else if (name == __stdout_name)
  {
    usart_init(); // 初始化串口 (在main函数执行前执行)
    return STDOUT;
  }
  else if (name == __stderr_name)
    return STDERR;
  
#if FATFS_EN
  if (sizeof(FILEHANDLE) < sizeof(void *))
  {
    usart_send_string("sizeof(FILEHANDLE) should be no less than sizeof(void *)!n", -1);
    return -1;
  }
  
  fp = malloc(sizeof(FIL));
  if (fp == NULL)
    return -1;
  
  /* http://elm-chan.org/fsw/ff/doc/open.html */
  if (openmode & OPEN_W)
  {
    mode = FA_CREATE_ALWAYS | FA_WRITE;
    if (openmode & OPEN_PLUS)
      mode |= FA_READ;
  }
  else if (openmode & OPEN_A)
  {
    mode = FA_OPEN_APPEND | FA_WRITE;
    if (openmode & OPEN_PLUS)
      mode |= FA_READ;
  }
  else
  {
    mode = FA_READ;
    if (openmode & OPEN_PLUS)
      mode |= FA_WRITE;
  }
  
  fr = f_open(fp, name, mode);
  if (fr == FR_OK)
    return (uintptr_t)fp;
  
  free(fp);
#endif
  
  return -1;
}

int _sys_close(FILEHANDLE fh)
{
#if FATFS_EN
  FRESULT fr;
#endif
  
  if (IS_STD(fh))
  {
    if (fh == STDOUT)
      usart_deinit();
    return 0;
  }
  
#if FATFS_EN
  fr = f_close((FIL *)fh);
  if (fr == FR_OK)
  {
    free((void *)fh);
    return 0;
  }
#endif
  
  return -1;
}

int _sys_write(FILEHANDLE fh, const unsigned char *buf, unsigned len, int mode)
{
#if FATFS_EN
  FRESULT fr;
  UINT bw;
#endif
  
  if (fh == STDIN)
    return -1;
  
  if (fh == STDOUT || fh == STDERR)
  {
    usart_send_string((const char *)buf, len);
    return 0;
  }

#if FATFS_EN
  fr = f_write((FIL *)fh, buf, len, &bw);
  if (fr == FR_OK)
    return len - bw;
#endif
  
  return -1;
}

int _sys_read(FILEHANDLE fh, unsigned char *buf, unsigned len, int mode)
{
  char ch;
  int i = 0;
#if FATFS_EN
  FRESULT fr;
  UINT br;
#endif
  
  if (fh == STDIN)
  {
    while (i < len)
    {
      ch = usart_receive();
      if (isprint(ch))
      {
        buf[i++] = ch;
        usart_send(ch);
      }
      else if (ch == 'r')
      {
        buf[i++] = 'n';
        usart_send('n');
        break;
      }
      else if (i > 0 && ch == 'b')
      {
        i--;
        usart_send_string("b b", 3);
      }
    }
    return len - i;
  }
  else if (fh == STDOUT || fh == STDERR)
    return -1;
  
#if FATFS_EN
  fr = f_read((FIL *)fh, buf, len, &br);
  if (fr == FR_OK)
    return len - br;
#endif
  
  return -1;
}

void _ttywrch(int ch)
{
  usart_send(ch);
}

int _sys_istty(FILEHANDLE fh)
{
  return IS_STD(fh);
}

int _sys_seek(FILEHANDLE fh, long pos)
{
#if FATFS_EN
  FRESULT fr;
  
  if (!IS_STD(fh))
  {
    fr = f_lseek((FIL *)fh, pos);
    if (fr == FR_OK)
      return 0;
  }
#endif
  return -1;
}

long _sys_flen(FILEHANDLE fh)
{
#if FATFS_EN
  if (!IS_STD(fh))
    return f_size((FIL *)fh);
#endif
  return -1;
}

// 用来接收main函数返回值的函数, 这个函数不允许返回
void _sys_exit(int returncode)
{
  while (1);
}

// 定义main函数argv的内容
char *_sys_command_string(char *cmd, int len)
{
  // 可以把命令行内容放入大小为len的cmd缓存区然后返回
  // 也可以直接返回一个字符串
  return "./foo -f bar";
}




如果只想实现printf函数重定向到USART1串口输出，则只需要实现fputc函数并重定义__stdout变量就行了（不勾选Use MicroLIB）：


/* Redefining low-level library functions to enable direct use of high-level library functions in the C library */
/* http://www.keil.com/support/man/docs/armlib/armlib_chr1358938931411.htm */

#include
#include

#pragma import(__use_no_semihosting) // 禁用半主机模式

struct __FILE
{
  int handle;
  /* Whatever you require here. If the only file you are using is */
  /* standard output using printf() for debugging, no file handling */
  /* is required. */
};

/* FILE is typedef'd in stdio.h. */
FILE __stdout;

int fputc(int ch, FILE *fp)
{
  if (fp == stdout)
  {
    if (ch == 'n')
    {
      while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET); // 等待前一字符发送完毕
      USART_SendData(USART1, 'r');
    }
    while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
    USART_SendData(USART1, ch);
  }
  return ch;
}

// 用来接收main函数返回值的函数, 这个函数不允许返回
void _sys_exit(int returncode)
{
  while (1);
}

int main(void)
{
  GPIO_InitTypeDef gpio;
  USART_InitTypeDef usart;
  
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
  
  // 串口发送引脚PA9设为复用推挽输出, 串口接收引脚PA10保持默认的浮空输入
  gpio.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
  gpio.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
  gpio.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_Init(GPIOA, &gpio);
  
  USART_StructInit(&usart);
  usart.USART_BaudRate = 115200;
  USART_Init(USART1, &usart);
  USART_Cmd(USART1, ENABLE);
  printf("STM32F103VE USART1n");
  
  return 0;
}

void HardFault_Handler(void)
{
  printf("Hard Error!n");
  while (1);
}





请注意，以上两个程序，在项目属性中不能使用MicroLIB勾选上！否则不能运行！！！

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