FATFS系统剖析(全)

FATFS文件系统剖析1：FAT16：数据按照其不同的特点和作用大致可分为5部分：MBR区、DBR区、FAT区、DIR区和DATA区，相比fat12多了DBR区    Main boot record: MBR（0-1bdh）        磁盘参数存放                                 DPT（1beh-1fdh）   磁盘分区表                                 55，aa                     分区结束标志    DBR（Dos Boot Record）是操作系统引导记录区的意思    FAT区（有两个，一个备份）：对于fat16，每一个fat项16位，所以可寻址的簇项数为65535（2的16次方）。而其每簇大小不超 过32k，所以其每个分区最大容量为2G。fat32，每一个fat项32位，可寻址簇数目为2的32次方。    DIR区（根目录区）：紧接着第二FAT表（即备份的FAT表）之后，记录着根目录下每个文件（目录）的起始单元，文件的属性等。定位文件位置时，操作系统根据DIR中的起始单元，结合FAT表就可以知道文件在硬盘中的具体位置和大小了。    DATA区：实际文件内容存放区。FAT32：    暂时放在这里，不讨论！Fatfs：嵌入式fat文件系统，支持fat16，fat32。       包含有ff.h,diskio.h,integer.h,ffconf.h 四个头文件以及ff.c 文件系统实现。当然要实现具体的应用移植，自己要根据diskio.h实现其diskio。c 底层驱动。           diskio.h :  底层驱动头文件           ff.h        :  文件系统实现头文件，定义有文件系统所需的数据结构           ff.c        :   文件系统的具体实现如下开始逐个文件加以分析：integer.h :仅实现数据类型重定义,增加系统的可移植性。ffconf.h :  文件系统配置-逐个配置，先配置实现一个最小的fat文件系统,下面来分析各配置选项：               #define _FFCONF 8255      /版本号                 #define _FS_TINY            0        /* 0:Normal or 1:Tiny */   /在这里与先前版本有些许变化，是通过配置头配置两种不同大小的文件系统 ，这里配置为 0。              #define _FS_READONLY   1   /定义文件系统只读，也就不能写修改，在此定义为 1，这样文件系统会大大缩小，简化学习理解过程。              #define _FS_MINIMIZE     3 /* 0 to 3 */   这个选项是用于过滤掉一些文件系统功能，为0时是全功能，3是功能实现最小              #define _USE_STRFUNC   0 /* 0:Disable or 1/2:Enable */  是否使用字符串文件接口，为0，不使用              #define _USE_MKFS         0 /* 0:Disable or 1:Enable */   制作文件系统，这个功能实现是还要_FS_READONLY=0              #define _USE_FORWARD  0  /* 0:Disable or 1:Enable */  f_forward function  实现还需_FS_TINY =1                                 #define _USE_FASTSEEK  0   /* 0:Disable or 1:Enable */  快速查找功能                             #define _CODE_PAGE       936   /   936  - Simplified Chinese GBK (DBCS, OEM, Windows)                  #define _USE_LFN     0        /* 0 to 3 */    0:不使用长文件名              #define _MAX_LFN     255    /* Maximum LFN length to handle (12 to 255) */              #define _LFN_UNICODE   0  /* 0:ANSI/OEM or 1:Unicode */               #define _FS_RPATH   0  /* 0 to 2 */ 不使用相对路径/*-/ Physical Drive Configurations/-*/         #define _VOLUMES   1                      /* Number of volumes (logical drives) to be used. */         #define _MAX_SS      512  /* 512, 1024, 2048 or 4096 */   512字节每扇区         #define _MULTI_PARTITION      0 /* 0:Single partition or 1:Multiple partition */   只有一个分区         #define _USE_ERASE    0 /* 0:Disable or 1:Enable */         /* To enable sector erase feature, set _USE_ERASE to 1. */*-/ System Configurations/-*/           #define _WORD_ACCESS 0 /* 0 or 1 */   0: Byte-by-byte access./* Include a header file here to define sync object types on the O/S */* #include <windows.h>, <ucos_ii.h.h>, <semphr.h> or ohters. */                      #define _FS_REENTRANT    0  /* 0:Disable or 1:Enable */  同步选项           #define _FS_TIMEOUT        1000 /* Timeout period in unit of time ticks */           #define _SYNC_t                 HANDLE /* O/S dependent type of sync object. e.g. HANDLE, OS_EVENT*, ID and etc. */           #define _FS_SHARE       0 /* 0:Disable or >=1:Enable */  共享选项      如上已经配置成了一个最小的fat文件系统。Diskio.h：底层驱动头文件，就一些状态宏的定义和底层驱动函数的申明，看源码一目了然。    实现相应的 diskio.c 。       根据我的配置：只需要根据不同的存储介质实现相应的 disk_initialize ，disk_status，disk_read三个函数就够了，我在这里实现上s3c2440上的SD卡驱动：DSTATUS disk_initialize (BYTE nDisk)   return 1;DSTATUS disk_status (BYTE nDisk)   return 1;DRESULT disk_read (BYTE nDisk, BYTE* b, DWORD c, BYTE d) return  0;编译报错  get_fattime 没实现 ：DWORD get_fattime (void)return 0;转自博客，供大家相互交流！FATFS文件系统剖析2：分析下ff.h和ff.c两个文件。先来分析ff.h中定义的几个结构体：typedef struct  BYTE fs_type;   /  系统类型，为0时系统没有被挂载 BYTE drv;          /  物理磁盘驱动号 BYTE csize;       /  每簇的扇区数目，  簇是文件数据分配的基本单位    BYTE n_fats;     /  文件分配表的数目，一般为两个（一个备份fat表）               /Fatfs文件系统应该是:引导扇区，文件分配表2个，根目录区，和数据区      BYTE wflag;      /  文件活动窗体是否改动标志，为1要回写  BYTE fsi_flag;   /  文件信息回写标志  WORD id;         /  文件系统加载id号  WORD n_rootdir;     / 根目录区目录项数目（针对FAT12/16，FAT32不使用） #if _MAX_SS != 512 WORD ssize;     /  每扇区多少字节#endif#if _FS_REENTRANT _SYNC_t sobj;   / 允许重入，则定义同步对象 #endif#if !_FS_READONLY DWORD last_clust;  / 最新分配的簇   DWORD free_clust;  / 空闲簇 DWORD fsi_sector;  / 文件信息扇区（仅用于FAT32）#endif#if _FS_RPATH DWORD cdir;  /使用相对路径，文件系统的当前起始路径  0（root 路径）#endif DWORD n_fatent; /文件分配表占用的扇区    n_fatent=数据簇数目+2 DWORD fsize;       /每FAT表有多少个扇区       DWORD fatbase;  /文件分配表开始扇区      DWORD dirbase;  / 如果是FAT32，根目录开始扇区需要首先得到  DWORD database; / 数据起始扇区     DWORD winsect;    / win中当前指定的扇区 BYTE win_MAX_SS;  /扇区操作缓存 FATFS;typedef struct  FATFS* fs;    / 指向的文件系统  WORD id;     / 自身文件系统挂载id号  即 fs->id BYTE flag;     / 文件状态  BYTE pad1;   /文件在簇里面扇区偏移 （0-fs->csize） DWORD fptr; /文件当前读写指针位置，当文件打开时为0  DWORD fsize; /文件大小（按字节计算） DWORD org_clust;  / 文件起始簇 (0 when fsize=0)  DWORD curr_clust;  / 文件当前操作簇 DWORD dsect;   / 文件当前操作扇区 #if !_FS_READONLY DWORD dir_sect;  / 包含路径入口的扇区号  BYTE* dir_ptr;       / 目录入口指针#endif#if _USE_FASTSEEK DWORD* cltbl;      /指向查找映射表的簇 (null on file open) #endif#if _FS_SHARE UINT lockid;         / 文件锁 ID号 (index of file semaphore table)#endif#if !_FS_TINY BYTE buf_MAX_SS;   / 文件读写缓存 #endif FIL; typedef struct  FATFS* fs;          / 对应的文件系统   WORD id;           / 自身文件系统挂载id号  即 fs->id WORD index;     / 目前读写索引号  /* Current read/write index number */ DWORD sclust;  / 目录表起始簇   (0:Root dir)  DWORD clust;    / 目前处理的簇    DWORD sect;     / 目前簇里对应的扇区 BYTE* dir;   /指向当前在win中的短文件名入口项/* Pointer to the current SFN entry in the win  BYTE* fn;    /指向短文件名 (in/out) file8,ext3,status1 #if _USE_LFN WCHAR* lfn;     /指向长文件名缓冲  /* Pointer to the LFN working buffer */ WORD lfn_idx;  /* Last matched LFN index number (0xFFFF:No LFN) */#endif DIR; typedef struct    /文件目录表项  大小=4+2+2+1+13 DWORD fsize;   /* File size */              WORD fdate;     /* Last modified date */ WORD ftime;      /* Last modified time */ BYTE fattrib;       /* Attribute */ / 文件属性 TCHAR fname13;  /* Short file name (8.3 format) */#if _USE_LFN    /长文件名支持 TCHAR* lfname;    /* Pointer to the LFN buffer */ UINT  lfsize;           /* Size of LFN buffer in TCHAR */#endif FILINFO; 结构是搞清楚了，但其里面的具体联系怎么也还收理不清楚。只有看ff.c来疏通了！   里面东西还是蛮多的，咋一看，3000多行类（太多，在这里就根据我的配置，进行逐个分析吧），从头到尾，一个一个来。 首先是三个内存操作和以个字符查找处理函数，不说不解释。 然后是：staticFRESULT move_window ( FATFS *fs,  /* File system object */ DWORD sector /* Sector number to make appearance in the fs->win */)     /* Move to zero only writes back dirty window */该函数就是把指定扇区sector中的数据读到fs->win里面 DWORD clust2sect ( /* !=0: Sector number, 0: Failed - invalid cluster# */ FATFS *fs,  /* File system object */ DWORD clst  /* Cluster# to be converted */)计算簇clst在对应文件系统fs里面的扇区号 DWORD get_fat ( /* 0xFFFFFFFF:Disk error, 1:Internal error, Else:Cluster status */ FATFS *fs, /* File system object */ DWORD clst /* Cluster# to get the link information */) 获取簇clst在文件系统fs中FAT表里面fat入口 staticFRESULT dir_sdi ( DIR *dj,  /* Pointer to directory object */ WORD idx  /* Directory index number */)根据根目录索引号idx获取相应的目录信息存储到dj结构里面 staticFRESULT dir_next ( /* FR_OK:Succeeded, FR_NO_FILE:End of table, FR_DENIED:EOT and could not stretch */ DIR *dj,  /* Pointer to directory object */ int stretch  /* 0: Do not stretch table, 1: Stretch table if needed */)获取当前目录项的索引值+1 ，对应的目录项信息 staticFRESULT dir_find ( DIR *dj   /* Pointer to the directory object linked to the file name */)在目录表中查找与dj->fn相同文件名的目录项 staticFRESULT create_name ( DIR *dj,   /* Pointer to the directory object */ const TCHAR *path /* Pointer to pointer to the segment in the path string */)创建一个文件名为 path指向的 dj目录项 staticFRESULT follow_path ( /* FR_OK(0): successful, !=0: error code */ DIR *dj,   /* Directory object to return last directory and found object */ const TCHAR *path /* Full-path string to find a file or directory */)获取文件路径path对应的目录项填入dj里面 staticBYTE check_fs ( /* 0:The FAT BR, 1:Valid BR but not an FAT, 2:Not a BR, 3:Disk error */ FATFS *fs, /* File system object */ DWORD sect /* Sector# (lba) to check if it is an FAT boot record or not */)读取文件系统fs的一号扇区，进行MBR 检查，文件系统类型区分 staticFRESULT chk_mounted ( /* FR_OK(0): successful, !=0: any error occurred */ const TCHAR *path, /* Pointer to pointer to the path name (drive number) */ FATFS *rfs,  /* Pointer to pointer to the found file system object */ BYTE chk_wp   /* !=0: Check media write protection for write access */)测试文件系统是否已挂在，如没有，就进行挂载，文件系统结构初始化 staticFRESULT validate ( /* FR_OK(0): The object is valid, !=0: Invalid */ FATFS *fs,  /* Pointer to the file system object */ WORD id   /* Member id of the target object to be checked */)检测文件系统是否可用 如下是现配置好的文件系统引出的四个接口函数： FRESULT f_mount (  /挂在一个逻辑的文件系统   BYTE vol,  /* Logical drive number to be mounted/unmounted */ FATFS *fs  /* Pointer to new file system object (NULL for unmount)*/)系统挂载 FRESULT f_open ( FIL *fp,   /* Pointer to the blank file object */ const TCHAR *path, /* Pointer to the file name */ BYTE mode   /* Access mode and file open mode flags */)文件打开， 包括（真正的文件系统初始化，系统检测）FRESULT f_read ( FIL *fp,   /* Pointer to the file object */ void *buff,  /* Pointer to data buffer */ UINT btr,  /* Number of bytes to read */ UINT *br  /* Pointer to number of bytes read */)文件读 FRESULT f_close ( FIL *fp  /* Pointer to the file object to be closed */)文件关闭转自博客，供大家相互交流！