尝试使用CubeMX做stm32开发之十四：FatFs的基础知识_stm32 cubemx fatfs

一、文件系统概念

文件系统：在存储介质中建立一种组织架构，以更好地储存和管理数据

文件系统一般包含：操作系统引导区、目录、文件等

文件系统中数据以文件的形式存储

文件系统中数据的存取需要遵循特定的格式

与直接操作存储介质相比（stm32中的flash存取函数），在文件系统中，一个完整的文件可以被分开为多个片段，存储到不连续的物理地址中；这些不连续的地址之间通过目录或链表的方式建立联系

二、FatFs概念

常用的文件系统有多种：FAT/FATFS、NTFS、CDFS、exFAT

其中，FatFs具有一些特点：免费开源；代码量小，裁剪方便，适合小型嵌入式系统；支持FAT12、FAT16、FAT32；支持多种存储媒介；基于ANSI C，独立于底层，平台兼容性好，可移植性强

源码下载地址：官网FatFs - Generic FAT Filesystem ModuleOpen source FAT filesystem for embedded projectshttp://elm-chan.org/fsw/ff/00index_e.html

系统包结构： 

diskio.c和diskio.h是硬件层，需要根据存储介质修改；尤其是diskio.c，所谓文件系统移植，相当一部分工作量在于对这个文件的修改

ff.c和ff.h是FATFS的文件系统层和文件系统的API层，一般情况下开发者直接调用即可

ffconf.h文件包含相关配置宏，所谓文件系统裁剪，主要是对其中的宏定义进行修改

系统组织架构：

其中，FatFs module一般不需要开发者修改，只需要对Low Level disk I/O layer进行适当的开发和调整，根据硬件的具体情况

大体上可以将FatFs划分为两个层级：Application Interface（应用接口）和Media Access Interface（MAI，媒体访问接口）

Application Interface（应用接口）——FatFs与应用层之间的接口函数

• File Access（文件访问）
  • f_open - 打开/创建一个文件
  • f_close - 关闭一个打开的文件
  • f_read - 从文件中读取数据
  • f_write - 向文件写入数据
  • f_1seek - 移动读/写指针，扩展大小
  • f_truncate - 截断文件大小
  • f_sync - 刷新缓存数据
  • f_forward - 将数据转发到流
  • f_expand - 为文件分配一个连续块
  • f_gets - 读取一个字符串
  • f_putc - 写一个字符
  • f_puts - 写一个字符串
  • f_printf - 编写格式化字符串
  • f_tell - 取当前读/写指针
  • f_eof - 文件结尾测试
  • f_size - 获取文件大小
  • f_error - 测试错误

• Directory Access（目录访问）
  • f_opendir - 打开一个目录
  • f_closedir - 关闭一个打开的目录
  • f_readdir - 读取目录项
  • f_findfirst - 打开目录并读取匹配的第一项
  • f_findnext - 读取匹配的下一项
• File and Directory Management（文件和目录管理）
  • f_stat - 检查文件或子目录是否存在
  • f_unlink - 移除文件或子目录
  • f_rename - 重命名/移动文件或子目录
  • f_chmod - 更改文件或子目录属性
  • f_utime - 更改文件或子目录的时间戳
  • f_mkdir - 创建子目录
  • f_chdir - 更改当前目录
  • f_chdrive - 更改当前驱动器
  • f_getcwd - 检索当前目录和驱动器
• Volume Management and System Configuration（卷管理和系统配置）
  • f_mount - 注册/注销卷的工作区
  • f_mkfs - 在逻辑驱动器上创建FAT卷
  • f_fdisk - 在物理驱动器上创建分区
  • f_getfree - 获取卷上的可用空间
  • f_getlabel - 获取卷标
  • f_setlabel - 设置卷标
  • f_setcp - 设置活动代码页

Media Access Interface（MAI，媒体访问接口）——FatFs与存储介质之间的接口函数

由于FatFs模块是独立于平台和存储介质的文件系统层，因此它与物理设备（如存储卡、硬盘和任何类型的存储设备）完全分离。因此存储设备控制模块不包含在FatFs中，FatFs通过MAI函数访问存储设备控制模块。

• Storage Device Controls
  • disk_status - 获取设备状态
  • disk_initialize - 初始化设备
  • disk_read - 读数据
  • disk_write - 写数据
  • disk_ioct1 - 控制设备相关功能

• Real Time Clock
  • get_fattime - 获取当前时间

三、小结

        FatFs文件系统适合stm32f103这种中小型嵌入式平台，开发者需要进行的工作主要集中在ffconf.h和diskio.c这两个文件中，并在实际中能够熟练调用ff.c中的API函数，但前提是对FatFs的整个架构有清晰的认识。