《M144Z-M3最小系统板使用指南——STM32F103版》第四十七章 FATFS实验

正点原子运营

第四十七章 FATFS实验

1）实验平台：正点原子 M144Z-M3 STM32F103最小系统板

2) 章节摘自【正点原子】M144Z-M3最小系统板使用指南——STM32F103版

3）购买链接:https://detail.tmall.com/item.htm?&id=609293737870

4）全套实验源码+手册+视频下载地址：http://www.openedv.com/docs/boar ... _mini_sysboard.html

5）正点原子官方B站：https://space.bilibili.com/394620890

6）正点原子STM32技术交流QQ群:725095144

上一章实验中已经成功驱动SD卡，并可对SD卡进行读写操作，但读写SD卡时都是直接读出或写入二进制数据，这样使用起来显得十分不方便，因此本章将介绍FATFS，FATFS是一个通用的FAT文件系统模块，能够帮助实现文件系统，方便对SD卡、NOR Flash或其他存储介质中数据的管理。通过本章的学习，读者将学习到FATFS的基本使用。

本章分为如下几个小节：

47.1 硬件设计

47.2 程序设计

47.3 下载验证

47.1 硬件设计

47.1.1 例程功能

1. LCD上显示SD卡容量和剩余容量

2. 可通过USMART对SD卡和NOR Flash的文件系统进行操作

3. LED0闪烁，提示程序正在运行

47.1.2 硬件资源

1. LED

       LED0 - PB5

2. 正点原子 2.8/3.5/4.3/7/10寸TFTLCD模块

3. 按键

       WKUP - PA0

4. USART1

       USART1_TX - PA9

       USART1_RX - PA10

5. NOR Flash

       SPI2_SCK - PB13

       SPI2_MISO - PB14

       SPI2_MOSI - PB15

       SPI2_CS - PB12

6. SD

       SDIO_D0 - PC8

       SDIO_D1 - PC9

       SDIO_D2 - PC10

       SDIO_D3 - PC11

       SDIO_SCK - PC12

       SDIO_CMD - PD2

47.1.3原理图

本章实验使用的FATFS为软件库，因此没有对应的连接原理图。

47.2 程序设计

47.2.1 FATFS的使用

FATFS涉及多个文件，在本章实验的配套实验例程中，如下图所示：                                 

图47.2.1.1 实验例程中的FATFS源文件

对于不同的硬件，使用FATFS仅需修改diskio.c和ffconf.h文件即可，并且本章实验配套的实验例程中的FATFS文件已经针对正点原子M144Z-M3最小系统板STM32F103版进行了移植适配，用户在使用时，仅需直接将这些文件添加到自己的工程，并根据实际需求适当修改diskio.c和ffconf.h文件即可。

为了方便读者使用FATFS，本章实验配套的实验例程另外提供了四个文件，如下图所示：     

图47.2.1.2 实验FATFS扩展文件

这几个文件中提供了许多便捷使用和测试FATFS的函数，例如：获取文件类型、获取磁盘剩余容量和复制文件夹等。

47.2.2 实验应用代码

本章实验的应用代码，如下所示：

1. int main(void)
   
2. {
   
3.    FRESULT res;
   
4.     uint32_t total;
   
5.     uint32_t free;
   
6.    
   
7.    HAL_Init();                         /* 初始化HAL库 */
   
8.    sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 配置时钟，72MHz */
   
9.    delay_init(72);                     /* 初始化延时 */
   
10.    usart_init(115200);                 /* 初始化串口 */
    
11.    led_init();                         /* 初始化LED */
    
12.    lcd_init();                         /* 初始化LCD */
    
13.    my_mem_init(SRAMIN);                /* 初始化内部SRAM内存池 */
    
14.    
    
15.    lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "STM32", RED);
    
16.    lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, "FATFSTEST", RED);
    
17.    lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
    
18.    lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "Use USMARTfor test", RED);
    
19.    
    
20.     while (sd_init() != 0)
    
21.     {
    
22.          lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "SD CardError!", RED);
    
23.          delay_ms(500);
    
24.          lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "PleaseCheck! ", RED);
    
25.          delay_ms(500);
    
26.          LED0_TOGGLE();
    
27.     }
    
28.    
    
29.    exfuns_init();
    
30.    
    
31.     /* 挂载SD卡 */
    
32.    f_mount(fs[0], "0:", 1);
    
33.    
    
34.     /* 挂载NOR Flash，如果NOR Flash没有文件系统则需要进行格式化 */
    
35.     res= f_mount(fs[1], "1:", 1);
    
36.     if (res == FR_NO_FILESYSTEM)
    
37.     {
    
38.          lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "Flash DiskFormatting...", RED);
    
39.          res = f_mkfs("1:", NULL, NULL, FF_MAX_SS);
    
40.          if (res == FR_OK)
    
41.          {
    
42.              f_setlabel((const TCHAR *)"1:ALIENTEK");
    
43.              lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16,
    
44.                              "Flash Disk Format Finish", RED);
    
45.          }
    
46.          else
    
47.          {
    
48.              lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16,
    
49.                              "Flash Disk Format Error ", RED);
    
50.          }
    
51.          delay_ms(1000);
    
52.     }
    
53.    lcd_fill(30, 130, 239, 145, WHITE);
    
54.    
    
55.     /* 获取SD卡容量 */
    
56.     while (exfuns_get_free("0", &total, &free) != 0)
    
57.     {
    
58.          lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "SD CardFatFs Error!", RED);
    
59.          delay_ms(200);
    
60.          lcd_fill(30, 130, 240, 150 + 16, WHITE);
    
61.          delay_ms(200);
    
62.          LED0_TOGGLE();
    
63.     }
    
64.    
    
65.    lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "FATFSOK!", BLUE);
    
66.    lcd_show_string(30, 150, 200, 16, 16, "SD TotalSize:     MB", BLUE);
    
67.    lcd_show_string(30, 170, 200, 16, 16, "SD FreeSize:     MB", BLUE);
    
68.    lcd_show_num(142, 150, total >> 10, 5, 16, BLUE);
    
69.    lcd_show_num(134, 170, free >> 10, 5, 16, BLUE);
    
70.    
    
71.     while (1)
    
72.     {
    
73.          delay_ms(200);
    
74.          LED0_TOGGLE();
    
75.     }
    
76. }

复制代码

可以看到，本实验的应用代码中，使用函数exfuns_init()函数为使用和测试FATFS完成一些必要的初始化后，便挂载了SD卡和NOR Flash，并且在NOR Flash上没有文件系统的情况下对其进行格式化，随后借助函数exfuns_get_free()获取SD卡的总容量和剩余容量，并且将其在LCD上进行显示。

本实验还使用到了USMART调试组件，方便使用串口调试助手测试FATFS，usmart_config.c文件中添加的函数，如下所示：

1. struct _m_usmart_nametab usmart_nametab[] =
   
2. {
   
3. #if USMART_USE_WRFUNS == 1 /* 如果使能了读写操作 */
   
4.     (void *)read_addr, "uint32_tread_addr(uint32_t addr)",
   
5.     (void *)write_addr, "voidwrite_addr(uint32_t addr,uint32_t val)",
   
6. #endif
   
7.     (void *)delay_ms, "voiddelay_ms(uint16_t nms)",
   
8.     (void *)delay_us, "voiddelay_us(uint32_t nus)",
   
9.    
   
10.     (void *)mf_init, "uint8_tmf_init(void)",
    
11.     (void *)mf_free, "voidmf_free(void)",
    
12.     (void *)mf_mount, "uint8_tmf_mount(uint8_t *path, uint8_t mt)",
    
13.     (void *)mf_open, "uint8_tmf_open(uint8_t *path, uint8_t mode)",
    
14.     (void *)mf_close, "uint8_tmf_close(void)",
    
15.     (void *)mf_read, "uint8_tmf_read(uint16_t len)",
    
16.     (void *)mf_write, "uint8_tmf_write(uint8_t *pdata, uint16_t len)",
    
17.     (void *)mf_opendir, "uint8_tmf_opendir(uint8_t *path)",
    
18.     (void *)mf_closedir, "uint8_t mf_closedir(void)",
    
19.     (void *)mf_readdir, "uint8_tmf_readdir(void)",
    
20.     (void *)mf_scan_files, "uint8_tmf_scan_files(uint8_t *path)",
    
21.     (void *)mf_showfree, "uint32_tmf_showfree(uint8_t *path)",
    
22.     (void *)mf_lseek, "uint8_tmf_lseek(uint32_t offset)",
    
23.     (void *)mf_tell, "uint32_tmf_tell(void)",
    
24.     (void *)mf_size, "uint32_tmf_size(void)",
    
25.     (void *)mf_mkdir, "uint8_tmf_mkdir(uint8_t *path)",
    
26.     (void *)mf_fmkfs,
    
27.                      "uint8_t mf_fmkfs(uint8_t *path, uint8_t opt, uint16_t au)",
    
28.     (void *)mf_unlink, "uint8_tmf_unlink(uint8_t *path)",
    
29.     (void *)mf_rename, "uint8_tmf_rename(uint8_t *oldname, uint8_t *newname)",
    
30.     (void *)mf_getlabel, "voidmf_getlabel(uint8_t *path)",
    
31.     (void *)mf_setlabel, "void mf_setlabel(uint8_t*path)",
    
32.     (void *)mf_gets, "voidmf_gets(uint16_t size)",
    
33.     (void *)mf_putc, "uint8_tmf_putc(uint8_t c)",
    
34.     (void *)mf_puts, "uint8_tmf_puts(uint8_t *str)",
    
35. };

复制代码

这么一来便可以通过串口调试助手借助USMART调试组件对FATFS进行测试。

47.3 下载验证

在完成编译和烧录操作后，将准备好的SD卡插入开发板板载的SD卡卡座（请确保SD卡中没有有用的数据，或已做好备份），接着若SD卡和NOR Flash都初始化并挂载和格式化成功，便能在LCD上看到SD卡的总容量和剩余容量。

接下来便可以通过串口调试助手借助USMART对FATFS进行测试，例如：“mf_scan_files(”0:”)和“mf_scan_files(”1:”)”可分别查看SD卡和NOR Flash中文件系统根目录下的目录结构等。

MingY丶

在例程源码FatFs实验的基础下，稍稍修改了一下，发现程序卡死在了f_open()，想请教一下各位前辈，是我哪里没有注意吗？在此谢过