STM32 - W25Q16移植fatfs文件系统

1. Windows上的文件系统

​ 文件系统，就是对数据进行管理的方式。使用文件系统可有效地管理存储介质。

​ 使用文件系统时， 它为了存储和管理数据，在存储介质建立了一些组织结构，这些结构包括操作系统引导区、目录和文件。常见的windows下的文件系统格式包括FAT32、 NTFS、 exFAT。在使用文件系统前，要先对存储介质进行格式化。格式化时会在存储介质上新建一个文件分配表和目录。这样，文件系统就可以记录数据存放的物理地址，剩余空间。

​ Windows操作系统为了便于用户对磁盘的管理。加入了磁盘分区的概念，即将一块磁盘逻辑划分为几块，它会把磁盘的分区信息记录到硬盘分区表中。在硬盘分区表中，描述了各个逻辑分区的属性，如分区开始和结束位置所在的物理地址(柱面号、扇区号)，空间大小等信息。

2. 文件系统的结构与特性

​ 使用文件系统时，数据都以文件的形式存储。写入新文件时，先在目录中创建一个文件索引，它指示了文件存放的物理地址，再把数据存储到该地址中。当需要读取数据时，可以从目录中找到该文件的索引，进而在相应的地址中读取出数据。具体还涉及到逻辑地址、簇大小、不连续存储等一系列辅助结构或处理过程。

​ 文件系统的存在使存取数据时，不再是简单地向某物理地址直接读写，而是要遵循它的读写格式。如经过逻辑转换，一个完整的文件可能被分开成多段存储到不连续的物理地址，使用目录或链表的方式来获知下一段的位置。

3.C语言中的文件操作

文件的打开操作 fopen 打开一个文件

文件的关闭操作 fclose 关闭一个文件

文件的读写操作 fgetc 从文件中读取一个字符

​ fputc 写一个字符到文件中去
​ fgets 从文件中读取一个字符串
​ fputs 写一个字符串到文件中去
​ fprintf 往文件中写格式化数据
​ fscanf 格式化读取文件中数据
​ fread 以二进制形式读取文件中的数据
​ fwrite 以二进制形式写数据到文件中去
​ getw 以二进制形式读取一个整数
​ putw 以二进制形式存贮一个整数
​ 文件状态检查函数 feof 文件结束
​ ferror 文件读/写出错
​ clearerr 清除文件错误标志
​ ftell 了解文件指针的当前位置

文件定位函数 rewind 反绕
fseek 随机定位

4.FATFS文件系统简介

​ 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AISI 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。
​ 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
​ 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。

5.FatFs的目录结构

​ 下载FatFs源码包解压后，在doc 文件夹里面是一些使用帮助文档；在src 是FatFs文件系统的源代码。

• FatFs帮助文档

​ 其中 en 和 ja 这两个文件夹里面是编译好的html文档，讲的是FATFS里面各个函数的使用方法。 00index_e.html和00index_j.html是一些关于FATFS的简介。

• FATFS源码
  • integer.h：文件中包含了一些数值类型定义。
  • diskio.c：包含底层存储介质的操作函数，这些函数需要用户自己实现，主要添加底层驱动函数。
  • ff.c： FatFs核心文件，文件管理的实现方法。该文件独立于底层介质操作文件的函数，利用这些函数实现文件的读写。
  • cc936.c：本文件在option目录下，是简体中文支持所需要添加的文件，包含了简体中文的GBK和Unicode相互转换功能函数。
  • ffconf.h:这个头文件包含了对FatFs功能配置的宏定义，通过修改这些宏定义就可以裁剪FatFs的功能。如需要支持简体中文，需要把ffconf.h中的_CODE_PAGE 的宏改成936并把上面的cc936.c文件加入到工程之中。

6.FatFs在程序中的关系网络

• 用户应用程序需要由用户编写，想实现什么功能就编写什么的程序，一般我们只用到f_mount()、 f_open()、f_write()、 f_read()就可以实现文件的读写操作。 这些应用层函数使用方法与标准C的文件操作函数类似。
• FatFs组件是FatFs的主体，文件都在源码src文件夹中，其中ff.c、 ff.h、integer.h以及diskio.h四个文件我们不需要改动，只需要修改ffconf.h和diskio.c两个文件。
• 底层设备输入输出要求实现存储设备的读写操作函数、存储设备信息获取函数等等。

7. FatFs移植需要用户支持函数

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