STM32CubeMX学习笔记（25）——FatFs文件系统使用（操作SPI Flash）_fa_open_always

一、FatFs简介

FatFs 是面向小型嵌入式系统的一种通用的 FAT 文件系统。它完全是由 ANSI C 语言编写并且完全独立于底层的 I/O 介质。因此它可以很容易地不加修改地移植到其他的处理器当中，如 8051、PIC、AVR、SH、Z80、H8、ARM 等。FatFs 支持 FAT12、FAT16、FAT32 等格式，所以我们利用前面写好的 SPI Flash 芯片驱动，把 FatFs 文件系统代码移植到工程之中，就可以利用文件系统的各种函数，对 SPI Flash 芯片以“文件”格式进行读写操作了。

FatFs 文件系统的源码可以从 fatfs 官网下载:
http://elm-chan.org/fsw/ff/00index_e.html

1.1 FatFs文件系统布局

簇是文件存储的最小单元，FAT32分区大小与对应簇空间大小关系如下表示：

= 32GB | 32KB | 64

例如：创建一个50字节的test.txt文件，文件大小是50字节，但是占用磁盘空间为4096字节（一个簇）

1.2 FatFs层次结构

• 最顶层是应用层：使用者只需要调用FATFS模块提供给用户的一系列应用接口函数（如f_open, f_read, f_write和f_close等），就可以像在PC上读写文件那样简单

• 中间层FATFS模块：实现了FAT文件读写协议；它提供了ff.c和ff.h文件，一般情况下不用修改，使用时将头文件包含进去即可

• 最底层是FATFS模块的底层接口：包括存储媒介读写接口和供给文件创建修改时间的实时时钟，需要在移植时编写对应的代码

FATFS源码相关文件介绍如下表示；移植FATFS模块时，一般只需要修改2个文件（即ffconf.h和diskio.c）

与平台无关：

与平台相关：

1.3 FatFs API

1.3.1 f_mount

1.3.2 f_open

1.3.3 f_close

1.3.4 f_read

1.3.5 f_write

另外FatFs还有很多API操作函数，在这里不再作详细的介绍，详细信息请查看FatFs文件系统官网。

二、新建工程

1. 打开 STM32CubeMX 软件，点击“新建工程”

2. 选择 MCU 和封装

3. 配置时钟
RCC 设置，选择 HSE(外部高速时钟) 为 Crystal/Ceramic Resonator(晶振/陶瓷谐振器)

选择 Clock Configuration，配置系统时钟 SYSCLK 为 72MHz
修改 HCLK 的值为 72 后，输入回车，软件会自动修改所有配置

4. 配置调试模式
非常重要的一步，否则会造成第一次烧录程序后续无法识别调试器
SYS 设置，选择 Debug 为 Serial Wire

三、SPI1

3.1 参数配置

在 Connectivity 中选择 SPI1 设置，并选择 Full-Duplex Master 全双工主模式，不开启 NSS 即不使用硬件片选信号

原理图中虽然将 CS 片选接到了硬件 SPI1 的 NSS 引脚，因为硬件 NSS 使用比较麻烦，所以后面直接把 PA4 配置为普通 GPIO，手动控制片选信号。

在右边图中找到 SPI1 NSS 对应引脚，选择 GPIO_Output。纠正：野火STM32F103指南者开发板SPI1 NSS须配置为PC0

修改输出高电平 High，标签为 W25Q64_CHIP_SELECT。

SPI 为默认设置不作修改。只需注意一下，Prescaler 分频系数最低为 4，波特率 (Baud Rate) 为 18.0 MBits/s。这里被限制了，SPI1 最高通信速率可达 36Mbtis/s。

• Clock Polarity(CPOL)：SPI 通讯设备处于空闲状态时，SCK 信号线的电平信号(即 SPI 通讯开始前、 NSS 线为高电平时 SCK 的状态)。CPOL=0 时， SCK 在空闲状态时为低电平，CPOL=1 时，则相反。
• Clock Phase(CPHA)：指数据的采样的时刻，当 CPHA=0 时，MOSI 或 MISO 数据线上的信号将会在 SCK 时钟线的“奇数边沿”被采样。当 CPHA=1 时，数据线在 SCK 的“偶数边沿”采样。
  
  根据 FLASH 芯片的说明，它支持 SPI 模式0 及 模式 3，支持双线全双工，使用 MSB 先行模式，数据帧长度为 8 位。
  
  所以这里配置 CPOL 为 Low，CPHA 为 1 Edge 即 SPI 模式0。
  

四、FATFS

4.1 参数配置

在 Middleware 中选择 FATFS 设置，并勾选 User-defined 因为 SPI Flash 在上面没有

• Function Parameters 跳过

• Locale and Namespace Parameters：

  • CODE_PAGE(Code page on target)： Simplified Chinese GBK(DBCS,OEM,Windows) 支持简体中文编码
  • USE_LFN(Use Long Filename)： Enabled with dynamic working buffer on the STACK 支持长文件名，并指定使用栈空间为缓冲区

缓存工作区为什么放在栈？其实fatfs提供了三个选项：BSS，STACK , HEAP，根据个人情况选一个。
在BSS上启用带有静态工作缓冲区的LFN，不能动态分配。
如果选择了HEAP(堆)且自己有属于自己的malloc就去重写ff_memalloc ff_memfree函数。如果是库的malloc就不需要。
一般都选择使用STACK（栈），能动态分配。
当使用堆栈作为工作缓冲区时，请注意堆栈溢出。

• Physical Drive Parameters：
  • VOLUMES(Logical drivers)： 2 指定物理设备数量，这里设置为 2，包括预留 SD 卡和 SPI Flash 芯片
  • MAX_SS(Maximum Sector Size)： 4096 指定扇区大小的最大值。SD 卡扇区大小一般都为 512 字节，SPI Flash 芯片扇区大小一般设置为 4096 字节，所以需要把 _MAX_SS 改为 4096
  • MIN_SS(Minimum Sector Size)： 512 指定扇区大小的最小值

4.2 增大栈空间

将最小栈空间改到 0x1000

注意：由于刚才设置长文件名动态缓存存储在堆中，故需要增大栈大小，如果不修改则程序运行时栈会生成溢出，程序进入硬件错误中断(HardFault)，死循环。

4.3 生成代码

输入项目名和项目路径

选择应用的 IDE 开发环境 MDK-ARM V5

每个外设生成独立的 ’.c/.h’ 文件
不勾：所有初始化代码都生成在 main.c
勾选：初始化代码生成在对应的外设文件。 如 GPIO 初始化代码生成在 gpio.c 中。

点击 GENERATE CODE 生成代码

五、添加SPI Flash操作函数

在 user_diskio.c 中加入

//#define SPI_FLASH_PageSize            4096
#define SPI_FLASH_PageSize              256
#define SPI_FLASH_PerWritePageSize      256

#define ManufactDeviceID_CMD    0x90
#define READ_STATU_REGISTER_1   0x05
#define READ_STATU_REGISTER_2   0x35
#define READ_DATA_CMD           0x03
#define WRITE_ENABLE_CMD        0x06
#define WRITE_DISABLE_CMD       0x04
#define SECTOR_ERASE_CMD        0x20
#define CHIP_ERASE_CMD          0xc7
#define PAGE_PROGRAM_CMD        0x02
                  
#define SPI_FLASH_CS_LOW()      HAL_GPIO_WritePin(W25Q64_CHIP_SELECT_GPIO_Port, W25Q64_CHIP_SELECT_Pin, GPIO_PIN_RESET);
#define SPI_FLASH_CS_HIGH()     HAL_GPIO_WritePin(W25Q64_CHIP_SELECT_GPIO_Port, W25Q64_CHIP_SELECT_Pin, GPIO_PIN_SET);

extern SPI_HandleTypeDef hspi1; 

/**
 * @brief    SPI发送指定长度的数据
 * @param    buf  —— 发送数据缓冲区首地址
 * @param    size —— 要发送数据的字节数
 * @retval   成功返回HAL_OK
 */
static HAL_StatusTypeDef SPI_Transmit(uint8_t* send_buf, uint16_t size)
{
    return HAL_SPI_Transmit(&hspi1, send_buf, size, 100);
}
/**
 * @brief   SPI接收指定长度的数据
 * @param   buf  —— 接收数据缓冲区首地址
 * @param   size —— 要接收数据的字节数
 * @retval  成功返回HAL_OK
 */
static HAL_StatusTypeDef SPI_Receive(uint8_t* recv_buf, uint16_t size)
{
   return HAL_SPI_Receive(&hspi1, recv_buf, size, 100);
}
/**
 * @brief   SPI在发送数据的同时接收指定长度的数据
 * @param   send_buf  —— 接收数据缓冲区首地址
 * @param   recv_buf  —— 接收数据缓冲区首地址
 * @param   size —— 要发送/接收数据的字节数
 * @retval  成功返回HAL_OK
 */
static HAL_StatusTypeDef SPI_TransmitReceive(uint8_t* send_buf, uint8_t* recv_buf, uint16_t size)
{
   return HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi1, send_buf, recv_buf, size, 100);
}

/*等待超时时间*/
#define SPIT_FLAG_TIMEOUT         ((uint32_t)0x1000)
#define SPIT_LONG_TIMEOUT         ((uint32_t)(10 * SPIT_FLAG_TIMEOUT))
static __IO uint32_t  SPITimeout = SPIT_LONG_TIMEOUT;   
/**
  * @brief  等待超时回调函数
  * @param  None.
  * @retval None.
  */
static  uint16_t SPI_TIMEOUT_UserCallback(uint8_t errorCode)
{
  /* 等待超时后的处理,输出错误信息 */
  printf("SPI 等待超时!errorCode = %d",errorCode);
  return 0;
}
 /**
  * @brief  使用SPI发送一个字节的数据
  * @param  byte：要发送的数据
  * @retval 返回接收到的数据
  */
uint8_t SPI_FLASH_SendByte(uint8_t byte)
{
  SPITimeout = SPIT_FLAG_TIMEOUT;

  /* 等待发送缓冲区为空，TXE事件 */
  while (__HAL_SPI_GET_FLAG( &hspi1, SPI_FLAG_TXE ) == RESET)
   {
    if((SPITimeout--) == 0) return SPI_TIMEOUT_UserCallback(0);
   }

  /* 写入数据寄存器，把要写入的数据写入发送缓冲区 */
  WRITE_REG(hspi1.Instance->DR, byte);

  SPITimeout = SPIT_FLAG_TIMEOUT;

  /* 等待接收缓冲区非空，RXNE事件 */
  while (__HAL_SPI_GET_FLAG( &hspi1, SPI_FLAG_RXNE ) == RESET)
   {
    if((SPITimeout--) == 0) return SPI_TIMEOUT_UserCallback(1);
   }

  /* 读取数据寄存器，获取接收缓冲区数据 */
  return READ_REG(hspi1.Instance->DR);
}

/**
 * @brief   读取Flash内部的ID
 * @param   none
 * @retval  成功返回device_id
 */
uint16_t W25QXX_ReadID(void)
{
    uint8_t recv_buf[2] = {0};    //recv_buf[0]存放Manufacture ID, recv_buf[1]存放Device ID
    uint16_t device_id = 0;
    uint8_t send_data[4] = {ManufactDeviceID_CMD,0x00,0x00,0x00};   //待发送数据，命令+地址
    
    /* 使能片选 */
    SPI_FLASH_CS_LOW();
    
    /* 发送并读取数据 */
    if (HAL_OK == SPI_Transmit(send_data, 4)) 
    {
        if (HAL_OK == SPI_Receive(recv_buf, 2)) 
        {
            device_id = (recv_buf[0] << 8) | recv_buf[1];
        }
    }
    
    /* 取消片选 */
    SPI_FLASH_CS_HIGH();
    
    return device_id;
}
/**
 * @brief     读取W25QXX的状态寄存器，W25Q64一共有2个状态寄存器
 * @param     reg  —— 状态寄存器编号(1~2)
 * @retval    状态寄存器的值
 */
static uint8_t W25QXX_ReadSR(uint8_t reg)
{
    uint8_t result = 0; 
    uint8_t send_buf[4] = {0x00,0x00,0x00,0x00};
    switch(reg)
    {
        case 1:
            send_buf[0] = READ_STATU_REGISTER_1;
        case 2:
            send_buf[0] = READ_STATU_REGISTER_2;
        case 0:
        default:
            send_buf[0] = READ_STATU_REGISTER_1;
    }
    
    /* 使能片选 */
    SPI_FLASH_CS_LOW();
    
    if (HAL_OK == SPI_Transmit(send_buf, 4)) 
    {
        if (HAL_OK == SPI_Receive(&result, 1)) 
        {
            /* 取消片选 */
            SPI_FLASH_CS_HIGH();
            
            return result;
        }
    }
    
    /* 取消片选 */
    SPI_FLASH_CS_HIGH();

    return 0;
}
/**
 * @brief   阻塞等待Flash处于空闲状态
 * @param   none
 * @retval  none
 */
static void W25QXX_Wait_Busy(void)
{
    while((W25QXX_ReadSR(1) & 0x01) == 0x01); // 等待BUSY位清空
}
/**
 * @brief    W25QXX写使能,将S1寄存器的WEL置位
 * @param    none
 * @retval
 */
void W25QXX_Write_Enable(void)
{
    uint8_t cmd= WRITE_ENABLE_CMD;
    
    SPI_FLASH_CS_LOW();
    
    SPI_Transmit(&cmd, 1);
    
    SPI_FLASH_CS_HIGH();
    
    W25QXX_Wait_Busy();

}
/**
 * @brief    W25QXX写禁止,将WEL清零
 * @param    none
 * @retval    none
 */
void W25QXX_Write_Disable(void)
{
    uint8_t cmd = WRITE_DISABLE_CMD;

    SPI_FLASH_CS_LOW();
    
    SPI_Transmit(&cmd, 1);
    
    SPI_FLASH_CS_HIGH();
    
    W25QXX_Wait_Busy();
}
/**
 * @brief    W25QXX擦除一个扇区
 * @param   sector_addr    —— 扇区地址 根据实际容量设置
 * @retval  none
 * @note    阻塞操作
 */
void W25QXX_Erase_Sector(uint32_t sector_addr)
{   
    W25QXX_Write_Enable();  //擦除操作即写入0xFF，需要开启写使能
    W25QXX_Wait_Busy();     //等待写使能完成
   
    /* 使能片选 */
    SPI_FLASH_CS_LOW();
    
    /* 发送扇区擦除指令*/
    SPI_FLASH_SendByte(SECTOR_ERASE_CMD);
    /*发送擦除扇区地址的高位*/
    SPI_FLASH_SendByte((sector_addr & 0xFF0000) >> 16);
    /* 发送擦除扇区地址的中位 */
    SPI_FLASH_SendByte((sector_addr & 0xFF00) >> 8);
    /* 发送擦除扇区地址的低位 */
    SPI_FLASH_SendByte(sector_addr & 0xFF);
    
    /* 取消片选 */
    SPI_FLASH_CS_HIGH();
    
    W25QXX_Wait_Busy();       //等待扇区擦除完成
}
/**
 * @brief    页写入操作
 * @param    dat —— 要写入的数据缓冲区首地址
 * @param    WriteAddr —— 要写入的地址
 * @param   byte_to_write —— 要写入的字节数（0-256）
 * @retval    none
 */
void W25QXX_PageProgram(uint8_t* dat, uint32_t WriteAddr, uint16_t nbytes)
{
    uint8_t cmd = PAGE_PROGRAM_CMD;
    
//    WriteAddr <<= 8;
    
    W25QXX_Write_Enable();
    
    /* 使能片选 */
    SPI_FLASH_CS_LOW();
    
    SPI_Transmit(&cmd, 1);

//    SPI_Transmit((uint8_t*)&WriteAddr, 3);
    uint8_t addr;
    HAL_StatusTypeDef status;
    /* 发送 读 地址高位 */
    addr = (WriteAddr & 0xFF0000) >> 16;
    status = SPI_Transmit(&addr, 1);
    /* 发送 读 地址中位 */
    addr = (WriteAddr & 0xFF00) >> 8;
    status = SPI_Transmit(&addr, 1);
    /* 发送 读 地址低位 */
    addr = WriteAddr & 0xFF;
    status = SPI_Transmit(&addr, 1);
    
    SPI_Transmit(dat, nbytes);
    
    /* 取消片选 */
    SPI_FLASH_CS_HIGH();
    
    W25QXX_Wait_Busy();
}
/**
 * @brief  对FLASH写入数据，调用本函数写入数据前需要先擦除扇区
 * @param   pBuffer，要写入数据的指针
 * @param  WriteAddr，写入地址
 * @param  NumByteToWrite，写入数据长度
 * @retval 无
 */
void W25QXX_BufferWrite(uint8_t* pBuffer, uint32_t WriteAddr, uint16_t NumByteToWrite)
{
    uint8_t NumOfPage = 0;
    uint8_t NumOfSingle = 0;
    uint8_t Addr = 0;
    uint8_t count = 0;
    uint8_t temp = 0;
    
    /*mod运算求余，若writeAddr是SPI_FLASH_PageSize整数倍，运算结果Addr值为0*/
    Addr = WriteAddr % SPI_FLASH_PageSize;
    
    /*差count个数据值，刚好可以对齐到页地址*/
    count = SPI_FLASH_PageSize - Addr;  
    /*计算出要写多少整数页*/
    NumOfPage =  NumByteToWrite / SPI_FLASH_PageSize;
    /*mod运算求余，计算出剩余不满一页的字节数*/
    NumOfSingle = NumByteToWrite % SPI_FLASH_PageSize;

    /* Addr=0,则WriteAddr 刚好按页对齐 aligned  */
    if(Addr == 0) 
    {
        /* NumByteToWrite < SPI_FLASH_PageSize */
        if(NumOfPage == 0) 
        {
            W25QXX_PageProgram(pBuffer, WriteAddr, NumByteToWrite);
        }
        /* NumByteToWrite > SPI_FLASH_PageSize */
        else
        {
            /*先把整数页都写了*/
            while(NumOfPage--)
            {
                W25QXX_PageProgram(pBuffer, WriteAddr, SPI_FLASH_PageSize);
                WriteAddr +=  SPI_FLASH_PageSize;
                pBuffer += SPI_FLASH_PageSize;
            }
            
            /*若有多余的不满一页的数据，把它写完*/
            W25QXX_PageProgram(pBuffer, WriteAddr, NumOfSingle);
        }
    }
    /* 若地址与 SPI_FLASH_PageSize 不对齐  */
    else 
    {
        /* NumByteToWrite < SPI_FLASH_PageSize */
        if(NumOfPage == 0) 
        {
            /*当前页剩余的count个位置比NumOfSingle小，写不完*/
            if(NumOfSingle > count) 
            {
                temp = NumOfSingle - count;
                
                /*先写满当前页*/
                W25QXX_PageProgram(pBuffer, WriteAddr, count);
                WriteAddr += count;
                pBuffer += count;
                
                /*再写剩余的数据*/
                W25QXX_PageProgram(pBuffer, WriteAddr, temp);
            }
            /*当前页剩余的count个位置能写完NumOfSingle个数据*/
            else
            {               
                W25QXX_PageProgram(pBuffer, WriteAddr, NumByteToWrite);
            }
        }
        /* NumByteToWrite > SPI_FLASH_PageSize */
        else
        {
            /*地址不对齐多出的count分开处理，不加入这个运算*/
            NumByteToWrite -= count;
            NumOfPage =  NumByteToWrite / SPI_FLASH_PageSize;
            NumOfSingle = NumByteToWrite % SPI_FLASH_PageSize;

            W25QXX_PageProgram(pBuffer, WriteAddr, count);
            WriteAddr +=  count;
            pBuffer += count;
            
            /*把整数页都写了*/
            while(NumOfPage--)
            {
                W25QXX_PageProgram(pBuffer, WriteAddr, SPI_FLASH_PageSize);
                WriteAddr +=  SPI_FLASH_PageSize;
                pBuffer += SPI_FLASH_PageSize;
            }
            /*若有多余的不满一页的数据，把它写完*/
            if(NumOfSingle != 0)
            {
                W25QXX_PageProgram(pBuffer, WriteAddr, NumOfSingle);
            }
        }
    }
}
 /**
  * @brief  读取FLASH数据
  * @param  pBuffer，存储读出数据的指针
  * @param   ReadAddr，读取地址
  * @param   NumByteToRead，读取数据长度
  * @retval 无
  */
void W25QXX_BufferRead(uint8_t* pBuffer, uint32_t ReadAddr, uint16_t NumByteToRead)
{  
    W25QXX_Wait_Busy();
    
    /* 选择FLASH: CS低电平 */
    SPI_FLASH_CS_LOW();

    /* 发送 读 指令 */
    uint8_t cmd = READ_DATA_CMD;
    SPI_Transmit(&cmd, 1);

// 不知道为什么连起来发不行
//    ReadAddr = ReadAddr << 8;
//    SPI_Transmit((uint8_t*)&ReadAddr, 3);
    
    uint8_t addr;
    HAL_StatusTypeDef status;
    /* 发送 读 地址高位 */
    addr = (ReadAddr & 0xFF0000) >> 16;
    status = SPI_Transmit(&addr, 1);
    /* 发送 读 地址中位 */
    addr = (ReadAddr& 0xFF00) >> 8;
    status = SPI_Transmit(&addr, 1);
    /* 发送 读 地址低位 */
    addr = ReadAddr & 0xFF;
    status = SPI_Transmit(&addr, 1);
    
    if(HAL_OK == status)
    {
        SPI_Receive(pBuffer, NumByteToRead);
    }

    /* 停止信号 FLASH: CS 高电平 */
    SPI_FLASH_CS_HIGH();
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417

六、修改diskio接口函数

在 user_diskio.c 中修改以下几个函数：

/* Private functions ---------------------------------------------------------*/

/**
  * @brief  Initializes a Drive
  * @param  pdrv: Physical drive number (0..)
  * @retval DSTATUS: Operation status
  */
DSTATUS USER_initialize (
	BYTE pdrv           /* Physical drive nmuber to identify the drive */
)
{
  /* USER CODE BEGIN INIT */
    /* 延时一小段时间 */
    uint16_t i;
    i = 500;
    while(--i);
    Stat = STA_NOINIT;
	if(W25QXX_ReadID() != 0)
    {
        Stat &= ~STA_NOINIT;
    }		
    return Stat;
  /* USER CODE END INIT */
}

/**
  * @brief  Gets Disk Status
  * @param  pdrv: Physical drive number (0..)
  * @retval DSTATUS: Operation status
  */
DSTATUS USER_status (
	BYTE pdrv       /* Physical drive number to identify the drive */
)
{
  /* USER CODE BEGIN STATUS */
    Stat &= ~STA_NOINIT;
    return Stat;
  /* USER CODE END STATUS */
}

/**
  * @brief  Reads Sector(s)
  * @param  pdrv: Physical drive number (0..)
  * @param  *buff: Data buffer to store read data
  * @param  sector: Sector address (LBA)
  * @param  count: Number of sectors to read (1..128)
  * @retval DRESULT: Operation result
  */
DRESULT USER_read (
	BYTE pdrv,      /* Physical drive nmuber to identify the drive */
	BYTE *buff,     /* Data buffer to store read data */
	DWORD sector,   /* Sector address in LBA */
	UINT count      /* Number of sectors to read */
)
{
  /* USER CODE BEGIN READ */
	DRESULT status = RES_PARERR;
    if(!count)
    {
        return RES_PARERR; //count不能等于0，否则返回参数错误
    }
   // /* 扇区偏移2MB，外部Flash文件系统空间放在SPI Flash后面6MB空间 */
   // sector += 512;      
    W25QXX_BufferRead(buff, sector << 12, count << 12);
    status = RES_OK;
	return status;
  /* USER CODE END READ */
}

/**
  * @brief  Writes Sector(s)
  * @param  pdrv: Physical drive number (0..)
  * @param  *buff: Data to be written
  * @param  sector: Sector address (LBA)
  * @param  count: Number of sectors to write (1..128)
  * @retval DRESULT: Operation result
  */
#if _USE_WRITE == 1
DRESULT USER_write (
	BYTE pdrv,          /* Physical drive nmuber to identify the drive */
	const BYTE *buff,   /* Data to be written */
	DWORD sector,       /* Sector address in LBA */
	UINT count          /* Number of sectors to write */
)
{
  /* USER CODE BEGIN WRITE */
    uint32_t write_addr; 
	DRESULT status = RES_PARERR;
	if(!count) 
    {
		return RES_PARERR;		/* Check parameter */
	}
    ///* 扇区偏移2MB，外部Flash文件系统空间放在SPI Flash后面6MB空间 */
    //sector += 512;
    write_addr = sector << 12;    
    W25QXX_Erase_Sector(write_addr);
    W25QXX_BufferWrite((uint8_t *)buff, write_addr, count << 12);
    status = RES_OK;
	return status;
  /* USER CODE END WRITE */
}
#endif /* _USE_WRITE == 1 */

/**
  * @brief  I/O control operation
  * @param  pdrv: Physical drive number (0..)
  * @param  cmd: Control code
  * @param  *buff: Buffer to send/receive control data
  * @retval DRESULT: Operation result
  */
#if _USE_IOCTL == 1
DRESULT USER_ioctl (
	BYTE pdrv,      /* Physical drive nmuber (0..) */
	BYTE cmd,       /* Control code */
	void *buff      /* Buffer to send/receive control data */
)
{
  /* USER CODE BEGIN IOCTL */
	DRESULT status = RES_OK;
    switch(cmd) 
    {
        case CTRL_SYNC :
            break;
        /* 扇区数量：1536*4096/1024/1024=6(MB) */
        case GET_SECTOR_COUNT:
          *(DWORD * )buff = 1536;		
            break;
        /* 扇区大小  */
        case GET_SECTOR_SIZE :
          *(WORD * )buff = 4096;
            break;
        /* 同时擦除扇区个数 */
        case GET_BLOCK_SIZE :
          *(DWORD * )buff = 1;
            break;        
        case CTRL_TRIM:
            break;
		default:
			status = RES_PARERR;
            break;      
	}
	return status;
  /* USER CODE END IOCTL */
}
#endif /* _USE_IOCTL == 1 */
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145

七、修改main函数

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
UINT fnum;                          /* 文件成功读写数量 */
BYTE ReadBuffer[1024] = {0};        /* 读缓冲区 */
BYTE WriteBuffer[]= "Hello World!\n";

/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_DMA_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  MX_SPI1_Init();
  MX_FATFS_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  printf("****** 这是一个SPI FLASH 文件系统实验 ******\r\n");
  
  // 在外部SPI Flash挂载文件系统，文件系统挂载时会对SPI设备初始化
  retUSER = f_mount(&USERFatFS, USERPath, 1);
	
  /*----------------------- 格式化测试 -----------------*/  
  /* 如果没有文件系统就格式化创建创建文件系统 */
  if(retUSER == FR_NO_FILESYSTEM)
  {
    printf("》FLASH还没有文件系统，即将进行格式化...\r\n");
    /* 格式化 */
    retUSER = f_mkfs(USERPath, 0, 0);	    
		
    if(retUSER == FR_OK)
    {
      printf("》FLASH已成功格式化文件系统。\r\n");
      /* 格式化后，先取消挂载 */
      retUSER = f_mount(NULL, USERPath, 1);			
      /* 重新挂载	*/			
      retUSER = f_mount(&USERFatFS, USERPath, 1);
    }
    else
    {
      printf("《《格式化失败。》》\r\n");
      while(1);
    }
  }
  else if(retUSER != FR_OK)
  {
    printf("！！外部Flash挂载文件系统失败。(%d)\r\n", retUSER);
    printf("！！可能原因：SPI Flash初始化不成功。\r\n");
    while(1);
  }
  else
  {
    printf("》文件系统挂载成功，可以进行读写测试\r\n");
  }
  
  /*----------------------- 文件系统测试：写测试 -------------------*/
  /* 打开文件，每次都以新建的形式打开，属性为可写 */
  printf("\r\n****** 即将进行文件写入测试... ******\r\n");	
  retUSER = f_open(&USERFile, "test.txt", FA_CREATE_ALWAYS | FA_WRITE);
  if(retUSER == FR_OK)
  {
    printf("》打开/创建FatFs读写测试文件.txt文件成功，向文件写入数据。\r\n");
    /* 将指定存储区内容写入到文件内 */
    retUSER = f_write(&USERFile, WriteBuffer, sizeof(WriteBuffer), &fnum);
    if(retUSER == FR_OK)
    {
      printf("》文件写入成功，写入字节数据：%d\n", fnum);
      printf("》向文件写入的数据为：\r\n%s\r\n", WriteBuffer);
    }
    else
    {
      printf("！！文件写入失败：(%d)\n", retUSER);
    }    
    /* 不再读写，关闭文件 */
    f_close(&USERFile);
  }
  else
  {	
    printf("！！打开/创建文件失败。\r\n");
  }
	
/*------------------- 文件系统测试：读测试 --------------------------*/
	printf("****** 即将进行文件读取测试... ******\r\n");
	retUSER = f_open(&USERFile, "test.txt",FA_OPEN_EXISTING | FA_READ); 	 
	if(retUSER == FR_OK)
	{
		printf("》打开文件成功。\r\n");
		retUSER = f_read(&USERFile, ReadBuffer, sizeof(ReadBuffer), &fnum); 
    if(retUSER==FR_OK)
    {
      printf("》文件读取成功,读到字节数据：%d\r\n",fnum);
      printf("》读取得的文件数据为：\r\n%s \r\n", ReadBuffer);	
    }
    else
    {
      printf("！！文件读取失败：(%d)\n",retUSER);
    }		
	}
	else
	{
		printf("！！打开文件失败。\r\n");
	}
	/* 不再读写，关闭文件 */
	f_close(&USERFile);	
  
	/* 不再使用文件系统，取消挂载文件系统 */
	f_mount(NULL,"1:",1);
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143

八、查看打印

串口打印功能查看 STM32CubeMX学习笔记（6）——USART串口使用

九、工程代码

链接：https://pan.baidu.com/s/1WAfBj091e7IJVLwaL1HyHA 提取码：w24p

十、注意事项

用户代码要加在 USER CODE BEGIN N 和 USER CODE END N 之间，否则下次使用 STM32CubeMX 重新生成代码后，会被删除。

---

• 由 Leung 写于 2021 年 4 月 2 日

• 参考：【STM32CubeMx你不知道的那些事】第九章：STM32CubeMx的SPI外置FLASH+文件系统(FATFS)
　　　　STM32CubeMX系列|FATFS文件系统
　　　　使用STM32CUBEMX生成FatFS代码，操作SPI FLASH
　　　　STM32CUBEIDE之SPI读写FLASH进阶串行FLASH文件系统FatFs
　　　　3.1、CUBEMX使用FATFS读写SPI_FLASH