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--- fatfs实验_文件操作 [2019/11/29 09:54]
zhangzheng 创建
+++ fatfs实验_文件操作 [2022/03/22 10:19] (当前版本)
sean
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+===== 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 ===
+<code c>
+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);
+  }
+}
+</code>
+=== 2、FATFS初始化 ===
+<code c>
+void MX_FATFS_Init(void)
+{
+  /* FatFS: 链接SD驱动程序*/
+  retSD = FATFS_LinkDriver(&SD_Driver, SD_Path);
+}
+</code>
+=== 3、FATFS函数介绍 ===
+<code c>
+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*/
+)
+</code>
+<code c>
+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 */
+)
+</code>
+<code c>
+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 */
+)
+</code>
+<code c>
+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 */
+)
+</code>
+<code c>
+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 */
+)
+</code>
+<code c>
+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 */
+)
+</code>
+<code c>
+FRESULT f_close (                //关闭一个文件
+	FIL* fp		         /* 指向要关闭的文件对象的指针 */
+)
+</code>
+<code c>
+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 */
+)
+</code>
+<code c>
+FRESULT f_closedir (             //  关闭目录
+	DIR *dp		         /* 指向要关闭的目录对象的指针 */
+)
+</code>
+<code c>
+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 */
+)
+</code>
+<code c>
+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 */
+)
+</code>
+<code c>
+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 */
+)
+</code>
+<code c>
+FRESULT f_truncate (            //截断文件
+	FIL* fp		        /* 指向文件对象的指针 */
+)
+</code>
+<code c>
+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 */
+)
+</code>
+<code c>
+FRESULT f_mkdir (                //创建一个目录
+	const TCHAR* path	 /* 指向目录路径的指针 */
+)
+</code>
+<code c>
+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 */
+)
+</code>
+==== 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 |}}

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