STM32 FATFS源碼移植與資料詳解(庫函數版)

ID:398695 · 發表于 2018-9-16 16:57

使用STM32F103ZET6與TF卡連接，使用SPI通信方式外加FATFS文件系統，親測可用。

FAT文件系統實驗

1. 了解 FAT 文件系統

2. 學會移植 FATFS

3. 學會使用 FATFS

我們學習了 SD 卡的使用，并且學會了怎么對 SD 卡進行讀寫操作，不過要真正應用 SD 卡，必須學習使用文件系統。什么是文件系統呢，操作系統用于明確磁盤或分區上的文件的方法和數據結構，即在磁盤上組織文件的方法。我們電腦的 windows 系統使用的就是 FAT 文件系統，大家都知道，一般我們新買的 SD 卡，如果沒有使用過，插入電腦的時候都要先格式化，為什么呢？就是因為 SD 卡里面沒有建立FAT 文件系統，所以格式化之后，建立了 FAT 文件系統，電腦才能識別 SD 卡上面的內存和文件。FAT 文件系統根據字節長度，有FAT12、 FAT16、FAT32。

13.1 FATFS簡介

FATFS 是一個完全免費開源的 FAT 文件系統模塊，專門為小型的嵌入式系統而設計。它完全用標準 C 語言編寫，所以具有良好的硬件平臺獨立性，可以移植到 8051、PIC、AVR、SH、Z80、H8、ARM 等系列單片機上而只需做簡單的修改。它支持 FATl2、FATl6 和FAT32，支持多個存儲媒介；有獨立的緩沖區，可以對多個文件進行讀／寫，并特別對 8 位單片機和 16 位單片機做了優化。反正 FSTFS優點蠻多，挺好用，就是了，呵呵…大家下載最新的 FSTFS 可以在 elm-chan 這個網站下載到。

13.2 FATFS的移植

1. FATFS 源碼文件說明

我們這里移植示范使用的是 R0.09b 版本，在我們例程文件下有一個 R0.09b

版本的壓縮包。我們解壓該壓縮包，會得到兩個文件夾：

其中 doc 文件夾是各種使用說明，有英文版的和日文版的。而 src 文件夾就是我們要使用的 FATFS 源碼：

其中我們不需要修改的文件是：

ff.h FATFS 和應用模塊公用的包含文件

ff.c FATFS 模塊

diskio.h FATFS 和 disk I/O 模塊公用的包含文件

interger.h 數據類型定義

里面還有個 option 文件夾，這個是可選的外部功能（比如支持中文等）。一般我們使用中文的話，將 cc936.c 添加到工程里面就好了。

那么我們需要修改的文件也就兩個了。

ffconf.h FATFS 模塊配置文件

diskio.c FATFS 和 disk I/O 模塊接口層文件

2. ffconf.h 配置說明

這 ffconf.h 的頭文件里面是關于 FATFS 的各種設置，我們可以根據自己的需要來裁剪 FATFS，已達到自己想要的標準。我們來看一下它都有那些設置：

1) _FS_TINY

這個設置是配置是使用標準模式，還是微小模式。我們使用標準模式，這里設置為：0。

2) _FS_READONLY

是否使用只讀模式，我們選擇可讀可寫。設置為：0。

3) _FS_MINIMIZE

這個設置是選擇是否裁剪掉一些函數，具體裁剪那些，大家可以查看下面的設置說明，我們這里使用的全功能模式。設置為：0。

4) _USE_STRFUNC

這個用來設置是否支持字符串類操作，我們選擇使用。設置為：1。

5) _USE_MKFS

使用使用格式化，我們這里選擇使用。設置為：1。

6) _USE_FASTSEEK

使用使能快速定位，我們選擇使用。設置為：1。

7) _USE_LABEL

是否啟用磁盤卷標功能。使用也可以，不使用也可以。我們這里使用。設置為：1。

8) _USE_FORWARD

這個是在 TINY 模式下的設置，我們這里使用標準模式，不理它。

9) _CODE_PAGE

這個用于設置語言類型。我們使用的中文。設置為：936

10) _USE_LFN

該選項用于設置是否支持長文件名（還需要_CODE_PAGE 支持），取值范圍為 0~3。0，表示不支持長文件名，1~3 是支持長文件名，但是存儲地方不一樣。我們這里就默認使用 FATFS 本身的存儲方式了。設置為：1。

11) _MAX_LFN

設置最大文件名長度，我們直接設置最大。設置為：255。

12) _LFN_UNICODE

是否使用 FATFS 的字符編碼。我們不使用。設置為：0

13) _FS_RPATH

這里也是一些函數裁剪，我們這里設置為：1。

14) _VOLUMES

這里設置的是支持的卷軸數量，我們掛載 SD 卡，有時候可以掛載下

FLASH，所以這里我們設置為兩個：2。

15) _MAX_SS

這里是設置扇區緩沖的最大值，我們設置為：512。

16) _MULTI_PARTITION

是否使用多重分區分配。我們這里設置為：0。

17) _USE_ERASE 使用使用扇區擦除。我們這里不那么麻煩，想使用的時候在設置。設置為：0。

18) _WORD_ACCESS

這里定義使用權限。一般不使用。我們設置為：0。

19) _FS_REENTRANT

20) _FS_TIMEOUT

21) _SYNC_t

22) _FS_LOCK

這幾個設置，我們都沒有使用到，所以直接保持默認狀態就好。

3. diskio.c 移植

diskio.c 是最底層的接口函數。一般需要編寫 6 個接口函數，如圖：

1) disk_initialize()函數

移植代碼如下：

/*-----------------------------------------------------------------------*/

/* Inidialize a Drive 初始化磁盤 */

/*-----------------------------------------------------------------------*/

DSTATUS disk_initialize (

BYTE pdrv /* Physical drive nmuber (0..) */

)

{

DRESULT res = RES_ERROR;

int result;

switch (pdrv) {

case SD_CARD :

result = SD_Init();

if(result == 0)

{

}

break;

res = RES_OK;

case USB :

break;

default:

break;

}

return res;

}

其實修改并不多，在這個函數里面，紅色字體部分就是 SD 卡初始化移植部分。

2) disk_status()函數

移植代碼如下：

/*-----------------------------------------------------------------------*/

/* Get Disk Status 獲取磁盤信息 */

/*-----------------------------------------------------------------------*/

DSTATUS disk_status (

BYTE pdrv /* Physical drive nmuber (0..) */

)

{

pdrv = pdrv;

return 0;

}

這里我們不使用這個函數，所以我們什么都不寫，直接返回 0 就好。

3) disk_read()函數

移植代碼如下：

/*-----------------------------------------------------------------------*/

/* Read Sector(s) 讀取扇區 */

/*-----------------------------------------------------------------------*/

DRESULT disk_read (

BYTE pdrv, /* Physical drive nmuber (0..) */

BYTE *buff, /* Data buffer to store read data */ DWORD sector, /* Sector address (LBA) */

BYTE count /* Number of sectors to read (1..128) */

)

{

DRESULT res = RES_ERROR;

int result;

switch (pdrv) {

case SD_CARD :

result = SD_ReadDisk(buff, sector, count);

if(result)

{

}

else

{

}

res = RES_ERROR;

res = RES_OK;

break;

case USB :

break;

default:

break;

}

return res;

}

SD 卡移植是紅色字體部分。

4) disk_write()函數

移植代碼如下：

/*-----------------------------------------------------------------------*/

/* Write Sector(s) */

/*-----------------------------------------------------------------------*/

#if _USE_WRITE DRESULT disk_write (

BYTE pdrv, /* Physical drive nmuber (0..) */

const BYTE *buff, /* Data to be written */ DWORD sector, /* Sector address (LBA) */

BYTE count /* Number of sectors to write (1..128) */

)

{

DRESULT res = RES_ERROR;

int result;

switch (pdrv) {

case SD_CARD :

result = SD_WriteDisk((uint8_t*)buff, sector, count);

if(result == 0)

{

res = RES_OK;

}

break;

case USB :

break;

default:

break;

}

return res;

}

#endif

5) disk_ioctl()函數

移植代碼如下：

/*-----------------------------------------------------------------------*/

/* Miscellaneous Functions 其他表參數的獲取 */

/*-----------------------------------------------------------------------*/

#if _USE_IOCTL DRESULT disk_ioctl (

BYTE pdrv, /* Physical drive nmuber (0..) */ BYTE cmd, /* Control code */

void *buff /* Buffer to send/receive control data */

)

{

DRESULT res = RES_PARERR;

switch (pdrv) {

case SD_CARD :

switch(cmd)

{

case CTRL_SYNC: //刷新磁盤

res = RES_OK;

break;

case GET_SECTOR_SIZE: //得到媒體大小

*(WORD*)buff = 512;

res = RES_OK;

break;

case GET_BLOCK_SIZE: //塊大小

*(WORD*)buff = 8;

res = RES_OK;

break;

case GET_SECTOR_COUNT:

if(SD_ReadCapacity((uint32_t *)buff) == 0)

{

res = RES_OK;

}

break; default: break;

}

break;

case USB :

res = RES_PARERR;

break;

}

return res;

}

#endif

紅色部分就是移植部分。

6) get_fattime()函數

這個函數沒有直接給在 diskio.c 里面，需要你自己寫。代碼如下：

DWORD get_fattime(void)

{

return 0;

}

因為我們例程里面沒有使用時間，所以，直接返回零就好。

好了，到這里我們整個移植過程也就完成了，只要我們添加到工程里面如下：

然后編譯就可以使用了。

13.3 FATFS函數說明

FATFS 有許多函數可以提供給我們使用，主要函數如下：

1) f_mount - Register/Unregister a work area

2) f_open - Open/Create a file

3) f_close - Close a file

4) f_read - Read file

5) f_write - Write file

6) f_lseek - Move read/write pointer, Expand file size

7) f_truncate - Truncate file size

8) f_sync - Flush cached data

9) f_opendir - Open a directory

10) f_readdir - Read a directory item

11) f_getfree - Get free clusters

12) f_stat - Get file status

13) f_mkdir - Create a directory

14) f_unlink - Remove a file or directory

15) f_chmod - Change attribute

16) f_utime - Change timestamp

17) f_rename - Rename/Move a file or directory

18) f_chdir - Change current directory

19) f_chdrive - Change current drive

20) f_getcwd - Retrieve the current directory

21) f_getlabel - Get volume label

22) f_setlabel - Set volume label

23) f_forward - Forward file data to the stream directly

24) f_mkfs - Create a file system on the drive

25) f_fdisk - Divide a physical drive

26) f_gets - Read a string

27) f_putc - Write a character

28) f_puts - Write a string

29) f_printf - Write a formatted string

30) f_tell - Get the current read/write pointer

31) f_eof - Test for end-of-file on a file

32) f_size - Get size of a file

33) f_error - Test for an error on a file

在這里我們就不一一介紹這些函數的怎么使用了，大家可以查看 doc 文件下

的使用說明，在使用說明中也有一些簡單的使用例程，可以使大家很好的理解如何使用這些函數。在這里我們就簡單講一些常用的函數。

1. f_mount()函數這個函數用來注冊/注銷文件系統對象(工作區域)的函數，在使用 FATFS 之

前，要先調用這個函數來注冊文件系統，又稱掛載系統。它有兩個輸入參數：

1) 邏輯驅動器的標號。我們在 diskio.c 中有這么一個定義：

#define SD_CARD 0

那么我們的 SD 卡的邏輯驅動器標號就是“0”，當我們要掛載 SD 卡的時候，這個參數就要設置為：0。

2) 指向文件系統對象的指針這個是用來存放系統信息的變量，它的文件類型是結構體 FATFS，所以我們

只要定義 FATFS 類型的參數，傳遞給它就可以了。而如果是注銷掉文件系統，那么傳遞給它一個 NULL 指針就可以了。

2. f_getfree()函數這個函數就是我們用來讀取內存空間要調用的函數，在使用說明里面，

它也給出如何使用這個函數的例程，首先我們來看一下：

在這個例程中，我們可以看出，使用 f_getfree()來讀取容量的步驟為：

1) 掛載文件系統。例程上面沒有寫出要掛載文件系統，不過一般在進行 FATFS 的函數

操作之前都要調用 f_mount()函數掛載文件系統。

2) 調用 f_getfree()讀取相應的參數。

3) 從文件系統參數中讀取總的內存和空閑的內存。

我們例程中調用的讀取內存容量的函數如下：

/*************************************************************
* Function Name : FATFS_GetFree
* Description : 讀取總磁盤大小和空閑磁盤大小
* Input : drv：磁盤編號
* * total：保存讀取到的總磁盤大小
* * free：保存讀取到的空閑磁盤大小
* Output : None
* Return : res：讀取狀態。0：成功；其他則是其他相應的錯誤信息。
*************************************************************/
uint8_t FATFS_GetFree(uint8_t *drv, uint32_t *total, uint32_t *free)
{
FATFS *fs1;
u8 res;
DWORD fre_clust=0, fre_sect=0, tot_sect=0;
/* 得到磁盤信息及空閑簇數量 */
res = f_getfree((const TCHAR*)drv, &fre_clust, &fs1);
if(res == 0) //表示讀取成功
{
tot_sect = (fs1->n_fatent-2) * fs1->csize; //得到總扇區數
fre_sect = fre_clust * fs1->csize; //得到空閑扇區數
#if _MAX_SS!=512 //扇區大小不是 512 字節,則轉換為 512 字節
tot_sect *= fs1->ssize/512;
fre_sect *= fs1->ssize/512;
#endif
*total = tot_sect >> 1; //單位為 KB
*free = fre_sect >> 1; //單位為 KB
}
return res;
}
13.4 FATFS 主函數
int main(void)
{
uint8_t showData[5] = {0, 0, 0, 0, 0}, ledState; FATFS fs0, fs1;
uint32_t free, total, i = 0;
TFT_Init(); FLASH_Init(); GUI_DisplayInit();
USART1_Config(9600); LED_Config(); while(SD_Init())
{
GUI_Show12Char(0, 126, "SD 卡初始化錯誤", RED, BLACK);
}
f_mount(0,&fs0); //掛載 SD 卡
f_mount(1,&fs1); //掛載 FLASH 卡
/* 讀取 SD 卡 FAT 的容量和空余 */
if(FATFS_GetFree("0:", &total, &free))
{
}
else
{
BLACK);
BLACK);
}
printf(" SD 卡 FAT 錯誤！");
GUI_Show12Char(0, 147, "SD 卡 FAT 錯誤！", RED, BLACK);
/* 顯示 FAT 容量 */
total >>= 10; //從 KB 轉成 MB
free >>= 10;
printf(" sd card total memory:%d MB\n", total);
printf(" sd card free memory:%d MB\n", free);
showData[0] = (total % 10000 /1000) + '0'; showData[1] = (total % 1000 /100) + '0'; showData[2] = (total % 100 /10) + '0';showData[3] = (total % 10) + '0';
GUI_Show12Char(0, 126, "sd card total memory is: MB", RED,
GUI_Show12Char(192, 126, showData, RED, BLACK);
showData[0] = (total % 10000 /1000) + '0'; showData[1] = (total % 1000 /100) + '0'; showData[2] = (total % 100 /10) + '0';showData[3] = (total % 10) + '0';
GUI_Show12Char(0, 147, "sd card free memory is: MB", RED,
GUI_Show12Char(184, 147, showData, RED, BLACK);
/* 讀取 FLASH 卡 FAT 的容量和空余 */
while(FATFS_GetFree("1:", &total, &free))
{
f_mkfs(1, 1, 4096); //如果讀取失敗，格式化 FLASH
i++;
if(i > 10)
{
break;
}
}
/* 顯示 FAT 容量 */
if(i > 10)
{
}
else
{
BLACK);
BLACK);
}
printf(" FLASH FAT 錯誤！");
GUI_Show12Char(0, 84, "FLASH FAT error！", RED, BLACK);
printf(" FLASH total memory:%d KB\n", total);
printf(" FLASH free memory:%d KB\n", free);
showData[0] = (total % 10000 /1000) + '0'; showData[1] = (total % 1000 /100) + '0'; showData[2] = (total % 100 /10) + '0';showData[3] = (total % 10) + '0';
GUI_Show12Char(0, 84, "FLASH total memory is: KB", RED,
GUI_Show12Char(176, 84, showData, RED, BLACK);
showData[0] = (total % 10000 /1000) + '0'; showData[1] = (total % 1000 /100) + '0'; showData[2] = (total % 100 /10) + '0';showData[3] = (total % 10) + '0';
GUI_Show12Char(0, 105, "FLASH free memory is: KB", RED,
GUI_Show12Char(168, 105, showData, RED, BLACK);
while(1)
{
/* LED 燈閃爍 */
i++;
if(i>0xFFFFF)
{
i = 0;
if(ledState == 0xFE)
{
}
else
{
}
ledState = 0xFF;
ledState = 0xFE;
LED_SetState(ledState);
}
}
}

復制代碼

單片機源程序如下:

/*******************************************************************************
*
* 普中科技
--------------------------------------------------------------------------------
* 實驗名 : FATFS實驗
* 實驗說明 : 將程序下載進去后點擊復位，LCD上顯示SD卡和FLASH
的總容量和可用內存，
如果在未插上SD卡的時候無顯示，插上SD卡后按下復位進行重新檢測
LED指示燈閃爍。
按下復位開關重新運行,其他子函數注釋
可以參考之前的函數注釋
* 連接方式 :
* 注意 : 所用函數在頭文件.c文件內
*******************************************************************************/
#include "stm32f10x.h"
#include "usart.h"
#include "sd.h"
#include "flash.h"
#include "myfatapp.h"
#include "gui.h"
#include "led.h"
#include "ff.h"
void GUI_DisplayInit(void);
/****************************************************************************
* Function Name : main
* Description : Main program.
* Input : None
* Output : None
* Return : None
****************************************************************************/
int main(void)
{
uint8_t showData[5] = {0, 0, 0, 0, 0}, ledState;
FATFS fs0, fs1;
uint32_t free, total, i = 0;
TFT_Init();
FLASH_Init();
GUI_DisplayInit();
USART1_Config(9600);
LED_Config();
while(SD_Init())
{
GUI_Show12Char(0, 126, "SD 卡初始化錯誤", RED, BLACK);
}
f_mount(0,&fs0); //掛載SD卡
f_mount(1,&fs1); //掛載FLASH卡
//讀取SD卡FAT的容量和空余
if(FATFS_GetFree("0:", &total, &free))
{
printf(" SD卡 FAT 錯誤！");
GUI_Show12Char(0, 147, "SD卡 FAT 錯誤！", RED, BLACK);
}
else
{
// 顯示FAT容量
total >>= 10; //從KB轉成MB
free >>= 10;
printf(" sd card total memory:%d MB\n", total);
printf(" sd card free memory:%d MB\n", free);
showData[0] = (total % 10000 /1000) + '0';
showData[1] = (total % 1000 /100) + '0';
showData[2] = (total % 100 /10) + '0';
showData[3] = (total % 10) + '0';
GUI_Show12Char(0, 126, "sd card total memory is: MB", RED, BLACK);
GUI_Show12Char(192, 126, showData, RED, BLACK);
showData[0] = (free % 10000 /1000) + '0';
showData[1] = (free % 1000 /100) + '0';
showData[2] = (free % 100 /10) + '0';
showData[3] = (free % 10) + '0';
GUI_Show12Char(0, 167, "sd card free memory is: MB", RED, BLACK);
GUI_Show12Char(184, 167, showData, RED, BLACK);
}
//讀取FLASH卡FAT的容量和空余
while(FATFS_GetFree("1:", &total, &free))
{
f_mkfs(1, 1, 4096); //如果讀取失敗，格式化FLASH
i++;
if(i > 10)
{
break;
}
}
//顯示FAT容量
if(i > 10)
{
printf(" FLASH FAT 錯誤！");
GUI_Show12Char(0, 84, "FLASH FAT error！", RED, BLACK);
}
else
{
printf(" FLASH total memory:%d KB\n", total);
printf(" FLASH free memory:%d KB\n", free);
showData[0] = (total % 10000 /1000) + '0';
showData[1] = (total % 1000 /100) + '0';
showData[2] = (total % 100 /10) + '0';
showData[3] = (total % 10) + '0';
GUI_Show12Char(0, 84, "FLASH total memory is: KB", RED, BLACK);
GUI_Show12Char(176, 84, showData, RED, BLACK);
showData[0] = (free % 10000 /1000) + '0';
showData[1] = (free % 1000 /100) + '0';
showData[2] = (free % 100 /10) + '0';
showData[3] = (free % 10) + '0';
GUI_Show12Char(0, 105, "FLASH free memory is: KB", RED, BLACK);
GUI_Show12Char(168, 105, showData, RED, BLACK);
}
while(1)
{
/* LED燈閃爍 */
i++;
if(i>0xFFFFF)
{
i = 0;
if(ledState == 0xFE)
{
ledState = 0xFF;
}
else
{
ledState = 0xFE;
}
LED_SetState(ledState);
}
}
}
/****************************************************************************
* Function Name : GUI_DisplayInit
* Description : 初始化彩屏顯示
* Input : None
* Output : None
* Return : None
****************************************************************************/
void GUI_DisplayInit(void)
{
TFT_ClearScreen(BLACK);
GUI_Show16Chinese(80, 0, "普中科技", RED, BLACK);
GUI_Show12Char(90, 21, "PRECHIN", RED, BLACK);
GUI_Show12Char(60, 42, "www點prechin點com", RED, BLACK);
GUI_Show12Char(60, 63, "FAT文件系統實驗", RED, BLACK);
}

復制代碼

所有資料51hei提供下載:

實驗40：FATFS實驗.zip (8.17 MB, 下載次數: 144)

ID:393051 · 發表于 2018-9-16 21:39

這是個好例程，不錯！！

ID:86450 · 發表于 2018-9-27 10:11

這是個好例程，不錯！！

ID:62514 · 發表于 2019-3-2 16:35

這是個好例程，看過一次，現在編譯不了了。

ID:500133 · 發表于 2019-5-9 22:40

內容是SD卡的, TF卡真的能用嗎?

ID:247125 · 發表于 2019-5-17 06:26

謝謝分享

ID:74229 · 發表于 2019-9-6 09:51

參考一下。謝謝分享

ID:138247 · 發表于 2019-11-3 13:09

謝謝分享。正在學習。。

ID:420863 · 發表于 2019-11-29 09:14

謝謝樓主分享

ID:291726 · 發表于 2020-5-25 09:36

謝謝分享!

ID:398695 · 發表于 2020-12-5 19:10

xibinke 發表于 2019-5-9 22:40
內容是SD卡的, TF卡真的能用嗎?

可以的，TF卡和SD卡的引腳定義基本一致，協議也是一樣的

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STM32 FATFS源碼移植與資料詳解(庫函數版)

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