FATFS文件系统剖析全.docx

FATFS文件系统剖析全.docx

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FATFS文件系统剖析全

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

    Mainbootrecord:

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（DosBootRecord）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_FFCONF8255      //版本号  

              #define _FS_TINY          0        /*0:

Normalor1:

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 /*0to3*/  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:

Disableor1/2:

Enable*/ 是否使用字符串文件接口，为0，不使用

             #define _USE_MKFS         0/*0:

Disableor1:

Enable*/  制作文件系统，这个功能实现是还要_FS_READONLY=0

              #define _USE_FORWARD 0  /*0:

Disableor1:

Enable*/  f_forwardfunction  实现还需_FS_TINY =1                  

              #define _USE_FASTSEEK 0   /*0:

Disableor1:

Enable*/  快速查找功能               

             #define_CODE_PAGE      936   //  936 -SimplifiedChineseGBK（DBCS,OEM,Windows）

             #define _USE_LFN    0       /*0to3*/   0:

不使用长文件名

             #define _MAX_LFN    255   /*MaximumLFNlengthtohandle（12to255）*/

             #define _LFN_UNICODE  0  /*0:

ANSI/OEMor1:

Unicode*/

            #define_FS_RPATH   0  /*0to2*/不使用相对路径

/*---------------------------------------------------------------------------/

/PhysicalDriveConfigurations

/----------------------------------------------------------------------------*/

        #define_VOLUMES  1             

        /*Numberofvolumes（logicaldrives）tobeused.*/

        #define _MAX_SS     512  /*512,1024,2048or4096*/  512字节每扇区

         #define _MULTI_PARTITION     0 /*0:

Singlepartitionor1:

Multiplepartition*/  只有一个分区

        #define _USE_ERASE   0 /*0:

Disableor1:

Enable*/

         /*Toenablesectorerasefeature,set_USE_ERASEto1.*/

/*---------------------------------------------------------------------------/

/SystemConfigurations

/----------------------------------------------------------------------------*/

          #define_WORD_ACCESS 0 /*0or1*/  0:

Byte-by-byteaccess.

/*IncludeaheaderfileheretodefinesyncobjecttypesontheO/S*/

/*#include,,orohters.*/          

          #define_FS_REENTRANT   0  /*0:

Disableor1:

Enable*/  同步选项

          #define_FS_TIMEOUT       1000 /*Timeoutperiodinunitoftimeticks*/

          #define _SYNC_t                HANDLE /*O/Sdependenttypeofsyncobject.e.g.HANDLE,OS_EVENT*,IDandetc..*/

          #define _FS_SHARE       0 /*0:

Disableor>=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：

DSTATUSdisk_initialize（BYTEnDisk） 

{

 return1;

}

DSTATUSdisk_status（BYTEnDisk） 

{

 return1;

}

DRESULTdisk_read（BYTEnDisk,BYTE*b,DWORDc,BYTEd）

{

 return 0;

}

编译报错 get_fattime没实现：

DWORDget_fattime（void）

{

return0;

}

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：

typedefstruct{

 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;

typedefstruct{

 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（0whenfsize==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（nullonfileopen）

#endif

#if_FS_SHARE

 UINT lockid;        //文件锁ID号（indexoffilesemaphoretable）

#endif

#if!

_FS_TINY

 BYTE buf[_MAX_SS];  //文件读写缓存

#endif

}FIL;

typedefstruct{

 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  /*Currentread/writeindexnumber*/

 DWORD sclust; //目录表起始簇  （0:

Rootdir） 

 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/*PointertothecurrentSFNentryinthewin[] 

 BYTE* fn;   //指向短文件名 （in/out）{file[8],ext[3],status[1]}

#if_USE_LFN

 WCHAR* lfn;    //指向长文件名缓冲  /*PointertotheLFNworkingbuffer*/

 WORD lfn_idx;  /*LastmatchedLFNindexnumber（0xFFFF:

NoLFN）*/

#endif

}DIR;

typedefstruct{  //文件目录表项 大小=4+2+2+1+13

 DWORD fsize;   /*Filesize*/            

 WORD fdate;    /*Lastmodifieddate*/

 WORD ftime;     /*Lastmodifiedtime*/

 BYTE fattrib;      /*Attribute*///文件属性

 TCHAR fname[13];  /*Shortfilename（8.3format）*/

#if_USE_LFN   //长文件名支持

 TCHAR* lfname;   /*PointertotheLFNbuffer*/

 UINT lfsize;          /*SizeofLFNbufferinTCHAR*/

#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：

static

FRESULTmove_window（

 FATFS*fs,  /*Filesystemobject*/

 DWORDsector /*Sectornumbertomakeappearanceinthefs->win[]*/

）     /*Movetozeroonlywritesbackdirtywindow*/

该函数就是把指定扇区sector中的数据读到fs->win[]里面

DWORDclust2sect（ /*!

=0:

Sectornumber,0:

Failed-invalidcluster#*/

 FATFS*fs,  /*Filesystemobject*/

 DWORDclst  /*Cluster#tobeconverted*/

）

计算簇clst在对应文件系统fs里面的扇区号

DWORDget_fat（ /*0xFFFFFFFF:

Diskerror,1:

Internalerror,Else:

Clusterstatus*/

 FATFS*fs, /*Filesystemobject*/

 DWORDclst /*Cluster#togetthelinkinformation*/

）

 获取簇clst在文件系统fs中FAT表里面fat入口

static

FRESULTdir_sdi（

 DIR*dj,  /*Pointertodirectoryobject*/

 WORDidx  /*Directoryindexnumber*/

）

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

static

FRESULTdir_next（ /*FR_OK:

Succeeded,FR_NO_FILE:

Endoftable,FR_DENIED:

EOTandcouldnotstretch*/

 DIR*dj,  /*Pointertodirectoryobject*/

 intstretch  /*0:

Donotstretchtable,1:

Stretchtableifneeded*/

）

获取当前目录项的索引值+1，对应的目录项信息

static

FRESULTdir_find（

 DIR*dj   /*Pointertothedirectoryobjectlinkedtothefilename*/

）

在目录表中查找与dj->fn相同文件名的目录项

static

FRESULTcreate_name（

 DIR*dj,   /*Pointertothedirectoryobject*/

 constTCHAR**path /*Pointertopointertothesegmentinthepathstring*/

）

创建一个文件名为path指向的dj目录项

static

FRESULTfollow_path（ /*FR_OK（0）:

successful,!

=0:

errorcode*/

 DIR*dj,   /*Directoryobjecttoreturnlastdirectoryandfoundobject*/

 constTCHAR*path /*Full-pathstringtofindafileordirectory*/

）

获取文件路径path对应的目录项填入dj里面

static

BYTEcheck_fs（ /*0:

TheFATBR,1:

ValidBRbutnotanFAT,2:

NotaBR,3:

Diskerror*/

 FATFS*fs, /*Filesystemobject*/

 DWORDsect /*Sector#（lba）tocheckifitisanFATbootrecordornot*/

）

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

static

FRESULTchk_mounted（ /*FR_OK（0）:

successful,!

=0:

anyerroroccurred*/

 constTCHAR**path, /*Pointertopointertothepathname（drivenumber）*/

 FATFS**rfs,  /*Pointertopointertothefoundfilesystemobject*/

 BYTEchk_wp   /*!

=0:

Checkmediawriteprotectionforwriteaccess*/

）

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

static

FRESULTvalidate（ /*FR_OK（0）:

Theobjectisvalid,!

=0:

Invalid*/

 FATFS*fs,  /*Pointertothefilesystemobject*/

 WORDid   /*Memberidofthetargetobjecttobechecked*/

）

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：

FRESULTf_mount（ //挂在一个逻辑的文件系统 

 BYTEvol,  /*Logicaldrivenumbertobemounted/unmounted*/

 FATFS*fs  /*Pointertonewfilesystemobject（NULLforunmount）*/

）

系统挂载

FRESULTf_open（

 FIL*fp,   /*Pointertotheblankfileobject*/

 constTCHAR*path, /*Pointertothefilename*/

 BYTEmode   /*Accessmodeandfileopenmodeflags*/

）

文件打开，包括（真正的文件系统初始化，系统检测）

FRESULTf_read（

 FIL*fp,  /*Pointertothefileobject*/

 void*buff,  /*Pointertodatabuffer*/

 UINTbtr,  /*Numberofbytestoread*/

 UINT*br  /*Pointertonumberofbytesread*/

）

文件读

FRESULTf_close（

 FIL