fatfs实验_文件操作

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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 双核心板点击购买。
JLINK（或相同功能）仿真器点击购买。
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

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：

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：

目录

实验十四：FATFS实验——文件操作

一、 实验目的与意义

二、 实验设备及平台

三、 实验原理

1、文件系统

2、FATFS文件系统简介

3、FATFS的特点

4、FATFS模块的层次结构图

5、原理图

四、 实验程序

1、主函数

2、FATFS初始化

3、FATFS函数介绍

五、 实验步骤

六、 实验现象

一、实验目的与意义

二、实验设备及平台

三、实验原理

四、实验程序

五、实验步骤

六、实验现象