FATFS文件系统剖析全.docx

1、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，

2、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.

3、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_READONLY1 /定义文件系统只读，也就不

4、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_MINIMIZE3/* 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_MKFS0 /* 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

5、_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

6、/OEM or 1:Unicode */ #define _FS_RPATH0/* 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 */

7、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_ACCESS0/* 0 or 1 */ 0: Byte-by-byte access./* Include a header file here to define sync object types on the O/S */* #include , , or ohters. */ #de

8、fine _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_SHARE0/* 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

9、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

10、 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 BYTEfs_type; / 系统类型，为0时系统没有被挂载BYTEdrv; / 物理磁盘驱动号BYTEcsize; / 每簇的扇区数目， 簇是文件数据分配的基本单位BYTEn_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BYTEwflag; / 文件

11、活动窗体是否改动标志，为1要回写BYTEfsi_flag; / 文件信息回写标志WORDid; / 文件系统加载id号WORDn_rootdir; / 根目录区目录项数目（针对FAT12/16，FAT32不使用）#if _MAX_SS != 512WORDssize; / 每扇区多少字节#endif#if _FS_REENTRANT_SYNC_tsobj; / 允许重入，则定义同步对象#endif#if !_FS_READONLYDWORDlast_clust; / 最新分配的簇DWORDfree_clust; / 空闲簇DWORDfsi_sector;/ 文件信息扇区（仅用于FAT32）#e

12、ndif#if _FS_RPATHDWORDcdir;/使用相对路径，文件系统的当前起始路径 0（root 路径）#endifDWORDn_fatent;/文件分配表占用的扇区n_fatent=数据簇数目+2DWORDfsize; /每FAT表有多少个扇区DWORDfatbase; /文件分配表开始扇区 DWORDdirbase; / 如果是FAT32，根目录开始扇区需要首先得到DWORDdatabase;/ 数据起始扇区DWORDwinsect; / win中当前指定的扇区BYTEwin_MAX_SS;/扇区操作缓存 FATFS;typedef struct FATFS*fs; / 指向的文

13、件系统WORDid; / 自身文件系统挂载id号 即 fs-idBYTEflag; / 文件状态BYTEpad1; /文件在簇里面扇区偏移（0-fs-csize）DWORDfptr;/文件当前读写指针位置，当文件打开时为0DWORDfsize;/文件大小（按字节计算）DWORDorg_clust;/ 文件起始簇 (0 when fsize=0)DWORDcurr_clust;/文件当前操作簇DWORDdsect;/ 文件当前操作扇区 #if !_FS_READONLYDWORDdir_sect;/ 包含路径入口的扇区号BYTE*dir_ptr; / 目录入口指针#endif#if _USE_F

14、ASTSEEKDWORD*cltbl; /指向查找映射表的簇 (null on file open) #endif#if _FS_SHAREUINTlockid; / 文件锁 ID号 (index of file semaphore table)#endif#if !_FS_TINYBYTEbuf_MAX_SS; / 文件读写缓存 #endif FIL;typedef struct FATFS*fs; / 对应的文件系统WORDid; / 自身文件系统挂载id号 即 fs-idWORDindex; / 目前读写索引号/* Current read/write index number */DW

15、ORDsclust; / 目录表起始簇 (0:Root dir)DWORDclust; / 目前处理的簇DWORDsect; / 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 winBYTE*fn; /指向短文件名(in/out) file8,ext3,status1 #if _USE_LFNWCHAR*lfn; /指向长文件名缓冲/* Pointer to the LFN working buffer */WORDlfn_idx;/* Last matched LFN index

16、number (0xFFFF:No LFN) */#endif DIR;typedef struct /文件目录表项 大小=4+2+2+1+13DWORDfsize;/* File size */ WORDfdate; /* Last modified date */WORDftime; /* Last modified time */BYTEfattrib; /* Attribute */ / 文件属性TCHARfname13;/* Short file name (8.3 format) */#if _USE_LFN /长文件名支持TCHAR*lfname; /* Pointer to t

17、he 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 mak

18、e 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 (/* 0xFFF

19、FFFFF: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

20、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

21、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

22、*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/* Sec

23、tor# (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 o

24、bject */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

25、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