STM32 HAL 库 FATFS 文件系统 W25Q64 FLASH
1. 前期准备
安装好 STM32CubeMX
安装好 Clion
上一章已经掌握了如何读写 FLASH，如果一直采用直接操作 FLASH 的方法会非常的繁琐，需要自行记住哪些地方用了，哪些没用以及哪些地方具体放了哪些内容，显然不适合管理。这章我们引进文件管理系统 FATFS，由她来直接操作 FLASH，我们只需要调用她提供的方法实现文件管理即可，解放生产力。
2. 创建项目
在上一章《STM32 篇——SPI 通信》基础上新增配置如下：
重新生成代码，项目将自动添加 FATFS 相关代码。
3. 编辑代码
重新生成代码之后，别忘记在 main.c 的 SPI 对象声明前添加 extern 关键字，如下所示：
extern SPI_HandleTypeDef hspi1;
给 FATFS 添加 FLASH 驱动，让她可以直接操作 FLASH。我们只需更改 user_diskio.c 文件中相关函数，实现对 FLASH 的初始化、擦除、读、写等操作。包括：USER_ioctl()、USER_initialize()、USER_status()、USER_read()、USER_write(),下面逐一介绍：
- 添加
FLASH头文件
//user_diskio.c文件中添加
#include "bsp_spi_flash.h"//添加FLASH驱动
USER_ioctl()修改
FATFS 调用该函数获取 FLASH 的器件信息，函数中添加扇区大小、扇区数量信息等，代码如下：
DRESULT USER_ioctl (
BYTE pdrv, /* Physical drive nmuber (0..) */
BYTE cmd, /* Control code */
void *buff /* Buffer to send/receive control data */
)
{
/* USER CODE BEGIN IOCTL */
DRESULT res = RES_ERROR;
//获取FLASH参数
if(pdrv==0) {
switch (cmd) {
case CTRL_SYNC:
res = RES_OK;
break;
case GET_SECTOR_SIZE:
*(DWORD *) buff = 4096;//W25Q64每扇区为4096Byte
res = RES_OK;
break;
case GET_SECTOR_COUNT:
*(DWORD *) buff = 2048;//W25Q64容量为8MB，共计2048个扇区
res = RES_OK;
break;
case GET_BLOCK_SIZE:
*(DWORD *) buff = 1;//单次读写操作擦除扇区个数
res = RES_OK;
break;
default:
res = RES_PARERR;
}
}
else
{
res = RES_PARERR;
}
return res;
/* USER CODE END IOCTL */
}
USER_initialize()修改
FATFS 调用该函数实现 FLASH 的初始化，我们在 main.c 中已经完成了，只需要返回 OK 即可，代码如下：
/**
* @brief Initializes a Drive
* @param pdrv: Physical drive number (0..)
* @retval DSTATUS: Operation status
*/
DSTATUS USER_initialize (
BYTE pdrv /* Physical drive nmuber to identify the drive */
)
{
/* USER CODE BEGIN INIT */
Stat = STA_NOINIT;
//添加代码
switch (pdrv)
{
case 1://SD
Stat = RES_PARERR;
break;
case 0://Flash，工程中使用驱动器0
//main函数中自动生成了W25Q64的初始化代码，直接返回成功。
Stat = RES_OK;
break;
default:
Stat = RES_PARERR;
}
return Stat;
/* USER CODE END INIT */
}
USER_status()修改
FATFS 调用该函数获取 FLASH 状态，已经准备好了，同样返回 OK 即可，代码如下：
/**
* @brief Gets Disk Status
* @param pdrv: Physical drive number (0..)
* @retval DSTATUS: Operation status
*/
DSTATUS USER_status (
BYTE pdrv /* Physical drive number to identify the drive */
)
{
/* USER CODE BEGIN STATUS */
Stat = STA_NOINIT;
//返回启动器的状态，工程中使用了驱动器0
if(pdrv==0) Stat = RES_OK;//main函数中自动生成了FLASH初始化代码，直接返回成功。
return Stat;
/* USER CODE END STATUS */
}
USER_read()修改
FATFS 调用该函数读取 FLASH 数据，添加读取函数即可，代码如下：
/**
* @brief Reads Sector(s)
* @param pdrv: Physical drive number (0..)
* @param *buff: Data buffer to store read data
* @param sector: Sector address (LBA)
* @param count: Number of sectors to read (1..128)
* @retval DRESULT: Operation result
*/
DRESULT USER_read (
BYTE pdrv, /* Physical drive nmuber to identify the drive */
BYTE *buff, /* Data buffer to store read data */
DWORD sector, /* Sector address in LBA */
UINT count /* Number of sectors to read */
)
{
/* USER CODE BEGIN READ */
//添加FLASH读函数
if(pdrv==0)
{
//调用读数据函数，值得注意的是sector指的是0-2047，即哪一个扇区，与W25Q64实际扇区地址不是一个概念
//一个扇区对应4096个字节，因此，输入地址为sector*4096，count同理。
SPI_FLASH_BufferRead((u8 *)buff,sector*4096,count*4096);
return RES_OK;
}
else
{
return RES_PARERR;
}
/* USER CODE END READ */
}
USER_write()修改
FATFS 调用该函数实现对 FLASH 写操作，添加写函数即可，代码如下：
/**
* @brief Writes Sector(s)
* @param pdrv: Physical drive number (0..)
* @param *buff: Data to be written
* @param sector: Sector address (LBA)
* @param count: Number of sectors to write (1..128)
* @retval DRESULT: Operation result
*/
#if _USE_WRITE == 1
DRESULT USER_write (
BYTE pdrv, /* Physical drive nmuber to identify the drive */
const BYTE *buff, /* Data to be written */
DWORD sector, /* Sector address in LBA */
UINT count /* Number of sectors to write */
)
{
/* USER CODE BEGIN WRITE */
if(pdrv==0)
{
//添加写函数
//FLASH写操作前需要进行扇区擦除，需要擦除count个扇区，在USER_ioctl函数中
//设置了GET_BLOCK_SIZE为1,即单次读写操作擦除扇区个数为1，所以count值
//始终为1，因此只需要调用一次扇区擦除即可。
SPI_FLASH_SectorErase(sector*4096);
SPI_FLASH_BufferWrite((u8 *)buff,sector*4096,count*4096);
/* USER CODE HERE */
return RES_OK;
}
else
{
return RES_PARERR;
}
/* USER CODE END WRITE */
}
#endif /* _USE_WRITE == 1 */
- 准备就绪
至此，已经完成了 FATFS 所有驱动的修改，添加上层代码便可实现文件管理了。
4. FATFS 文件系统示例
在 main.c 中添加代码实现文件的创建、写入、读取功能！实现功能为：在 FLASH 上创建 RY.txt 文件，并写入、读出数据。mian.c 文件中添加代码如下：
//FATFS测试
void FATFS_FLASH_Test(void)
{
FATFS fs;//文件系统对象
static FIL fnew;//文件对象
BYTE FATFS_Wr_Buff[128] ="hello,嵌入式知识开源社区RYMCU欢迎你！rn";// 写缓冲区
BYTE FATFS_Rd_Buff[128] ={0};// 读缓冲区
UINT fnum;//成功读写数量
FRESULT res;//返回值
printf("rnrn------------------FLASH FATFS文件系统测试------------------rnrn");
res = f_mount(&fs,"0:",1);
if(res == FR_NO_FILESYSTEM)
{
printf("FLASH上没有建立文件系统，开始格式化！rn");
res = f_mkfs("0:",0,0);//格式化
if(res == FR_OK)
{
printf("FLASH文件系统格式化成功！rn");
//格式化成功后先取消，再重新挂载！
res = f_mount(NULL,"0:",1);
printf("取消挂载成功！： %drn",res);
res = f_mount(&fs,"0:",1);
printf("重新挂载成功！： %drn",res);
}
else
{
printf("FLASH文件系统格式化失败！rn");
}
}
printf("rnrn-------------------FATFS系统测试：写文件-------------------rn");
//打开文件，文件不存在则创建并打开
res = f_open(&fnew,"RY.txt",FA_CREATE_ALWAYS | FA_WRITE);
if(res == FR_OK) printf("打开或创建RY.txt成功！rn");
else printf("打开或创建RY.txt失败！rn");
//写测试
res = f_write(&fnew,FATFS_Wr_Buff, sizeof(FATFS_Wr_Buff),&fnum);
if(res == FR_OK) printf("往RY.txt写入数据：rn%s",FATFS_Wr_Buff);
else printf("往RY.txt写入数据失败,code: %d!rn",res);
//完成写操作后，关闭文件
f_close(&fnew);
printf("rn-------------------FATFS系统测试：读文件-------------------rnrn");
//打开文件，读方式打开已创建的文件
res = f_open(&fnew,"RY.txt",FA_OPEN_EXISTING | FA_READ);
if(res != FR_OK){printf("打开文件失败！rn");return;}
//读测试
res = f_read(&fnew,FATFS_Rd_Buff, sizeof(FATFS_Rd_Buff),&fnum);
if(res != FR_OK){printf("读取文件失败！rn");return;}
printf("读取文件数据：rn%srn",FATFS_Rd_Buff);
f_close(&fnew);//读取完毕，关闭文件。
}
5. 编译下载
将程序编译下载至开发板，并将开发板连接至 PC,打开串口调试助手 RYCOM，并设置为：115200+8+N+1，接收结果如下。
6. 小结
本章学习了通过 FATFS 系统，实现了简单的文件操作。