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| V1.0 | 2020-07-04 | gingko | 初次建立 |
===== 实验十四：FATFS实验——文件操作 =====
==== 一、 实验目的与意义 ====
- 掌握FATFS的使用方法。
- 掌握FATFS文件操作方法。
- 掌握FATFS属性的配置方法。
- 掌握KEIL MDK 集成开发环境使用方法。
==== 二、 实验设备及平台 ====
- iCore4 双核心板[[https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.1-c-s.w4004-22598974120.15.5923532fsFrHiE&id=551864196684|点击购买]]。
- JLINK（或相同功能）仿真器[[https://item.taobao.com/item.htm?id=554869837940|点击购买]]。
- Micro USB线缆。
- Keil MDK 开发平台。
- STM32CubeMX开发平台。
- 装有WIN XP（及更高版本）系统的计算机。
==== 三、 实验原理 ====
=== 1、文件系统 ===
* 负责管理和存储文件信息的软件机构称为文件管理系统，简称文件系统。即在磁盘上组织文件的方法。
* 常见的文件系统：
* (1) FAT/FATFS。
* (2) NTFS（基于安全性的文件系统，是Window NT采用的独特的文件系统结构。
* (3) CDFS:CDFS是大部分光盘的文件系统。
=== 2、FATFS文件系统简介 ===
* FATFS是一个完全免费开源的FAT文件系统模块，专门为小型的嵌入式系统而设计，完全用标准C语言编写，具有良好的硬件平台独立性，可移植到8051、PIC、ARM等系列单片机上而只需做简单的修改。它支持FAT12、FAT16、FATI32，支持多个存储媒介；有独立的缓冲区，可以对多个文件进行读/写，并特别对8位单片机和16位单片机做了优化。
=== 3、FATFS的特点 ===
* Windows兼容的FAT文件系统（支持FAT12/FAT16/FAT32/exFAT）
* 与平台无关，移植简单
* 代码量少、效率高
* 多种配置选项
* — 支持多卷（物理驱动器或分区，最多10个卷）
* — 多个ANSI/OEM代码页包括DBCS
* — 支持长文件名、ANSI/OEM或Unicode
* — 支持RTOS
* — 支持多种扇区大小
* — 只读、最小化的API和I/O缓冲区等
* FATFS的这些特点，加上免费、开源的原则，使得FATFS应用非常广泛。
=== 4、FATFS模块的层次结构图 ===
{{ :icore4:icore4_arm_hal_14_1.png?direct&500 |}}
* 最顶层是应用层，使用者无需理会FATFS的内部结构和复杂的FAT协议，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。FATFS模块提供的是ff.c和ff.h。除非有必要，使用者一般不用修改，使用时将头文件直接包含进去即可。
* 需要我们编写移植代码的是FATFS模块提供的底层接口，它包括存储媒介读／写接口（diskI/O）和供给文件创建修改时间的实时时钟。
=== 5、原理图 ===
* STM32F767上带有SDIO控制器，iCore4核心板上将SDIO连接到TF卡座上。本实验将Micro SD卡插入TF卡座上即可。通过 FATFS创建test.txt文件，并且写入数据0-511，然后读出并打印到终端上。原理图如下：
{{ :icore4:icore4_arm_hal_14_2.png?direct&600 |}}
==== 四、 实验程序 ====
=== 1、主函数 ===
int main(void)
{
int i,j;
static FRESULT res;
unsigned char write_buffer[512]; //写文件缓冲区
unsigned char read_buffer[512]; //读文件缓冲区
unsigned int counter;
/* MCU 配置*/
/* 重置所有外围设备，初始化Flash接口和Systick */
HAL_Init();
/* 配置系统时钟 */
SystemClock_Config();
/* 初始化所有已配置的外围设备 */
MX_GPIO_Init();
MX_DMA_Init();
MX_SDMMC1_SD_Init();
MX_FATFS_Init();
MX_USART6_UART_Init();
usart6.initialize(115200); //串口波特设置
usart6.printf("\x0c"); //清屏
usart6.printf("\033[1;32;40m"); //设置终端字体为绿色
usart6.printf("\r\nHello, I am iCore4!\r\n\r\n"); //串口信息输出
//判断f_mount是否成功
HAL_Delay(500);
res = f_mount(&fatfs,"0:",1);
if(res != RES_OK){
usart6.printf("f_mount error!\r\n");
while(1){
LED_RED_ON;
HAL_Delay(500);
LED_RED_OFF;
HAL_Delay(500);
}
}else{
usart6.printf("f_mount successful!\r\n");
}
//打开源文件
res = f_open(&file,"0:/SD卡测试.txt",FA_READ | FA_WRITE | FA_OPEN_ALWAYS);//打开驱动器0上的源文件
if(res != RES_OK){
usart6.printf("f_open error!\r\n");
while(1){
HAL_Delay(500);
LED_RED_ON;
HAL_Delay(500);
LED_RED_OFF;
}
}else{
usart6.printf("f_open successful!\r\n");
}
//移动写指针到文件首
res = f_lseek(&file,0);
if(res != RES_OK){
usart6.printf("f_lseek error!\r\n");
while(1){
HAL_Delay(500);
LED_RED_ON;
HAL_Delay(500);
LED_RED_OFF;
}
}else{
usart6.printf("f_lseek successful!\r\n");
}
for(i = 0;i < 512;i++){
write_buffer[i] = i % 256;
}
//向文件写入数据
res=f_write(&file,write_buffer,512,&counter);//将缓冲器中的内容写入源文件
if(res != RES_OK || counter != 512){
usart6.printf("f_write error!\r\n");
while(1){
HAL_Delay(500);
LED_RED_ON;
HAL_Delay(500);
LED_RED_OFF;
}
}else{
usart6.printf("f_write successful!\r\n");
}
//移动写指针到文件首
res = f_lseek(&file,0);
if(res != RES_OK){
usart6.printf("f_lseek error!\r\n");
while(1){
HAL_Delay(500);
LED_RED_ON;
HAL_Delay(500);
LED_RED_OFF;
}
}else{
usart6.printf("f_lseek successful!\r\n");
}
//读取文件数据
res = f_read(&file,read_buffer,512,&counter);
if(res != RES_OK || counter != 512){
usart6.printf("f_read error!\r\n");
while(1){
HAL_Delay(500);
LED_RED_ON;
HAL_Delay(500);
LED_RED_OFF;
}
}else{
usart6.printf("f_read successful!\r\n");
}
f_close(&file);
//打印读取到的数据
usart6.printf("read data:\r\n");
for(i = 0;i < 32;i++){
for(j = 0; j < 16; j ++)
usart6.printf(" %02X",read_buffer[i*16+j]);
usart6.printf("\r\n");
}
while (1)
{
LED_GREEN_ON;
HAL_Delay(500);
LED_GREEN_OFF;
HAL_Delay(500);
}
}
=== 2、FATFS初始化 ===
void MX_FATFS_Init(void)
{
/* FatFS: 链接SD驱动程序*/
retSD = FATFS_LinkDriver(&SD_Driver, SD_Path);
}
=== 3、FATFS函数介绍 ===
FRESULT f_mount ( //挂载/卸载逻辑驱动器
FATFS* fs, /* 指向文件系统对象的指针*/
const TCHAR* path, /* 要安装/卸载的逻辑驱动器号 */
BYTE opt /* 模式选项0：不安装（延迟安装），1：立即安装*/
)
FRESULT f_open ( //打开或创建文件
FIL* fp, /* 指向空白文件对象的指针 */
const TCHAR* path, /* 指向文件名的指针 */
BYTE mode /* 访问模式和文件打开模式标志 */
)
FRESULT f_read ( //读文件
FIL* fp, /* 指向文件对象的指针 */
void* buff, /* 指向数据缓冲区的指针 */
UINT btr, /* 读取的字节数 */
UINT* br /* 指向读取的字节数的指针 */
)
FRESULT f_write ( //写文件
FIL* fp, /* 指向文件对象的指针 */
const void* buff, /* 指向要写入的数据的指针 */
UINT btw, /* 要写入的字节数 */
UINT* bw /* 指向写入字节数的指针 */
)
FRESULT f_sync ( //冲洗一个写文件的缓存信息
FIL* fp /* 指向文件对象的指针 */
)
FRESULT f_lseek ( //移动文件读/写指针
FIL* fp, /* 指向文件对象的指针 */
FSIZE_t ofs /* 指向文件头的指针 */
)
FRESULT f_close ( //关闭一个文件
FIL* fp /* 指向要关闭的文件对象的指针 */
)
FRESULT f_opendir ( //创建目录对象
DIR* dp, /* 指向要创建的目录对象的指针 */
const TCHAR* path /* 指向目录路径的指针 */
)
FRESULT f_closedir ( // 关闭目录
DIR *dp /* 指向要关闭的目录对象的指针 */
)
FRESULT f_readdir ( //顺序读取目录条目
DIR* dp, /* 指向打开目录对象的指针 */
FILINFO* fno /* 指向要返回的文件信息的指针 */
)
FRESULT f_stat ( //获取文件状态
const TCHAR* path, /* 指向文件路径的指针 */
FILINFO* fno /* 指向要返回的文件信息的指针 */
)
FRESULT f_getfree ( //获取空闲簇数
const TCHAR* path, /* 逻辑驱动器号的路径名 */
DWORD* nclst, /* 指向变量的指针以返回空闲簇的数量*/
FATFS** fatfs /* 返回指向相应文件系统对象的指针的指针 */
)
FRESULT f_truncate ( //截断文件
FIL* fp /* 指向文件对象的指针 */
)
FRESULT f_unlink ( //删除一个文件或目录
const TCHAR* path /* 指向文件或目录路径的指针 */
)
FRESULT f_mkdir ( //创建一个目录
const TCHAR* path /* 指向目录路径的指针 */
)
FRESULT f_rename ( //重命名文件/目录
const TCHAR* path_old, /* 指向要重命名的对象名称的指针 */
const TCHAR* path_new /* 指向新名称的指针 */
)
==== 五、 实验步骤 ====
- 把仿真器与iCore4的SWD调试口相连（直接相连或者通过转接器相连）；
- 把iCore4通过Micro USB线与计算机相连，为iCore4供电；
- 打开PuTTY串口终端；
- 打开Keil MDK 开发环境，并打开本实验工程；
- 烧写程序到iCore4上；
- 也可以进入Debug模式，单步运行或设置断点验证程序逻辑。
==== 六、 实验现象 ====
* 实在终端屏幕上可以看到FATFS操作信息，如下图所示：
{{ :icore4:icore4_arm_hal_14_3.png?direct |}}