最近做的spi flash，本打算弄個文件系統，由於之前用過了JFFS、YAFFS和TrueFFS，代碼量都相當的大，這次想找款代碼量不那麼嚇人的，學習一下，聽說配置會相對複雜一些。選來選去，最終選定了FatFS，代碼量足夠的小，最新的R0.09版本只有1個.c文件(當然，還有一個底層的要自己寫，option文件夾裏的無視)，老點版本就更小了。而且更新很頻繁，用戶量也夠大，就選定它了。儘管最後由於硬件和項目原因未能實際的移植它到vxWorks，但學過的還是要記錄下。
在這裏http://elm-chan.org/fsw/ff/00index_e.html下載源碼，只有800多K，小的可憐，還可以下載示例程序，有AVR、Win32、lpc等多平臺已實現的方案。打開看src文件夾，一個option文件夾、00readme.txt、diskio.h、ff.c、ff.h、ffconf.h和interger.h。移植時需要修改的文件主要包括ffconf.h和interger.h，後者是在它的定義與目標平臺上的有衝突，或者用的不習慣時修改的。
在做具體修改之前，先大概閱讀下FatFS的源代碼，可以先讀integer.h,瞭解所用的數據類型，然後是ff.h,瞭解文件系統所用的數據結構和各種函數聲明，再就是diskio.h，瞭解與介質相關的數據結構和操作函數。ff.c這個文件相對較大，可以在最後將所實現的函數大致掃描一遍，之後根據用戶應用層程序調用函數的次序仔細閱讀相關代碼。各個文件都可以直接用記事本打開查閱，非常方便。ff.h中的幾個結構體十分重要，列舉如下，首先是最基礎的文件系統結構體：
- /* File system object structure (FATFS) */
- typedef struct {
- BYTE fs_type; /* FAT子類型，一般在mount時用，置0表示未掛載*/
- BYTE drv; /* 物理驅動號，一般爲0*/
- BYTE csize; /* 每個簇的扇區數目(1,2,4...128) */
- BYTE n_fats; /* 文件分配表的數目(1,2) */
- /*FAT文件系統依次爲：引導扇區、兩個文件分配表、根目錄區和數據區*/
- BYTE wflag; /* 標記文件是否被改動過，爲1時要回寫*/
- BYTE fsi_flag; /* 標記文件系統信息是否被改動過，爲1時要回寫*/
- WORD id; /* 文件系統掛載ID */
- WORD n_rootdir; /* 根目錄區入口(目錄項)的個數(用於FAT12/16)*/
- #if _MAX_SS != 512
- WORD ssize; /* 每扇區的字節數(用於扇區大於512Byte的flash) */
- #endif
- #if _FS_REENTRANT
- _SYNC_t sobj; /* 允許重入，即定義同步對象，用在tiny中*/
- #endif
- #if !_FS_READONLY
- DWORD last_clust; /* 最後一個被分配的簇*/
- DWORD free_clust; /* 空閒簇的個數*/
- DWORD fsi_sector; /* 存放fsinfo的扇區(用於FAT32) */
- #endif
- #if _FS_RPATH
- DWORD cdir; /* 允許相對路徑時用，存儲當前目錄起始簇(0:root)*/
- #endif
- DWORD n_fatent; /* FAT入口數(簇的數目 + 2)*/
- DWORD fsize; /* 每個FAT所佔扇區*/
- DWORD fatbase; /* FAT起始扇區*/
- DWORD dirbase; /* 根目錄起始扇區(FAT32:Cluster#) */
- DWORD database; /* 數據目錄起始扇區*/
- DWORD winsect; /* 當前緩衝區中存儲的扇區號*/
- BYTE win[_MAX_SS]; /* 單個扇區緩存*/
- } FATFS;
然後是與之相關的文件和文件夾結構體，附上具體註釋：
- /* File object structure (FIL) */
- typedef struct {
- FATFS* fs; /* 所在的fs指針*/
- WORD id; /* 所在的fs掛載編號*/
- BYTE flag; /* 文件狀態*/
- BYTE pad1; /* 不知道含義，也未見程序使用*/
- DWORD fptr; /* 文件讀寫指針*/
- DWORD fsize; /* 大小*/
- DWORD sclust; /* 文件起始簇(fsize=0時爲0) */
- DWORD clust; /* 當前簇*/
- DWORD dsect; /* 當前數據扇區*/
- #if !_FS_READONLY
- DWORD dir_sect; /* 包含目錄項的扇區 */
- BYTE* dir_ptr; /* Ponter to the directory entry in the window */
- #endif
- #if _USE_FASTSEEK
- DWORD* cltbl; /*指向簇鏈接映射表的指針*/
- #endif
- #if _FS_SHARE
- UINT lockid; /* File lock ID (index of file semaphore table) */
- #endif
- #if !_FS_TINY
- BYTE buf[_MAX_SS]; /* File data read/write buffer */
- #endif
- } FIL;
下面是目錄的：
- /* Directory object structure (DIR) */
- typedef struct {
- FATFS* fs; /* 同上*/
- WORD id;
- WORD index; /* 當前讀寫索引號 */
- DWORD sclust; /* 文件數據區開始簇*/
- DWORD clust; /* 當前簇*/
- DWORD sect; /* 當前扇區*/
- BYTE* dir; /* 扇區緩存中當前SFN入口指針，SFN含義未知，猜測和LFN類似，與文件名相關*/
- BYTE* fn; /* Pointer to the SFN (in/out) {file[8],ext[3],status[1]} */
- #if _USE_LFN
- WCHAR* lfn; /* Pointer to the LFN working buffer */
- WORD lfn_idx; /* Last matched LFN index number (0xFFFF:No LFN) */
- #endif
- } DIR;
其他類似f_mount、f_open等接口API就不細說了，在掛載的時候其實真正起作用的是chk_mounted函數，在這裏纔會將掛載分區的相關信息分配到FatFS結構體中；還有一個get_fat函數，也比較重要，在f_open和許多目錄操作的函數中都有用到，而且FAT入口這個表達也十分晦澀，而它又調用了一個move_window的函數，也是十分晦澀難懂，可能是我英語太爛的緣故吧。實際上，move_window的作用是改變文件系統的當前工作扇區，如果要遷移到的是當前扇區，直接返回，如果不是，就將原扇區寫回，若是FAT表，還要寫進備份區。
熟悉了代碼結構後，現在開始作修改了，首先修改ffconf.h文件配置與硬件相關的文件系統特性，然後自己添加一套底層操作即可。先看ffconf.h，裏面定義了很多宏，可以根據自己需要一一配置：
先看功能配置：
_FS_TINY：文件系統爲標準的還是微型的，默認爲標準的(0)；
_FS_READONLY：文件系統是否爲只讀，默認爲可讀寫(0)，若只讀則f_write、f_sync、 f_unlink、f_mkdir、f_chmod、f_rename、f_truncate和f_getfree不可用；
_FS_MINIMIZE：裁剪文件系統的功能，默認爲全部功能(0)，若爲1、2則會移除大部分鏈接、目錄等功能；
_USE_STRFUNC：是否允許字符串操作，默認爲不允許(0)，這個看個人需求，一般情況下設置爲1即可，如果工作在windows下，爲保證文件兼容性(如換行符’\n’和回車符’\r’)建議將此項設置爲2；
_USE_MKFS：是否允許使用f_mkfs函數，默認爲0，用於創建文件夾，建議開啓；
_USE_FORWARD：用於允許f_forward函數，只有開啓tiny文件系統時纔用到，該函數用於將讀寫的數據立即轉存到數據流中，以節省RAM空間；
_USE_FASTSEEK：是否開啓快速索引，默認爲0，開啓後，會使用FIL結構體中的cltbl元素來加快搜索；
_CODE_PAGE：指定目標系統使用的OEM代碼頁，默認爲日語(932)，改爲936簡體中文；OEM是什麼意思呢？在OS編碼中，unicode是一種雙字節字符編碼，無論中文還是英文，或者其他語言統一到2個字節，它與現有的任何編碼（ASCII，GB等）都不兼容。WindowsNT(2000)的內核即使用該編碼，所有數據進入內核前轉換成UNICODE，退出內核後在轉換成版本相關的編碼（通常稱爲OEM，在簡體中文版下即爲GB)；
_USE_LEN、_MAX_LEN、_LFN_UNICODE：這三個的意思不是很清楚，但是確定是與長文件名有關的，不建議開啓，否則又要多加函數，麻煩；
_FS_RPATH：是否允許相對路徑，讓我選擇就不開啓，否則邏輯變得複雜不說，代碼量也變多了一些；
再看硬件相關配置：
_VOLUMES：磁盤(flash)邏輯卷數，默認爲1，不建議修改；
_MAX_SS：扇區大小，默認512Byte，最大可設置4096Byte；
_MULTI_PARTITION：分區選項，默認爲0，即一個分區，若想要多分區可自行設置；
_USE_ERASE：是否允許扇區擦除，默認爲0，若開啓則要在disk_ioctl函數中添加擦除命令代碼；
最後是文件系統配置：
_WORD_ACCESS：數據遞進格式，默認爲0，即以字節爲單位遞進，兼容性更強，若你的系統最新單位爲字(2Byte)，則可設爲1；
_FS_REENTRANT、_FS_TIMEOUT、_SYNC_t：這三個選項與文件系統是否允許重入有關，所直白點，就是能否被多線程同時訪問，像RTOS中，一般建議開啓，_SYNC_t可定義爲對應OS中的操作對象，windows下爲HANDLE，uCos中爲OS_EVENT，vxWorks中爲SEMAPHORE。另外，開啓後還需要添加ff_req_grant、ff_rel_grant和ff_del_syncobj三個函數，實際上實現的功能就是申請互斥量、釋放互斥量和刪除互斥量的意思，可以定義OS封裝即可；
_FS_SHARE：和上面的類似，表示文件系統最大允許同時打開多少文件，默認爲0，即只能打開一個。
在配置這些選項的時候，可以根據定義閱讀ff.c文件中的相關代碼，基本上能對整體的結果有了瞭解，完成了ffconf.h後，再就是編寫底層接口了，在新一點的FatFs中，並未提供函數接口模版，可以下老版的拷過來，也可以打開doc文件夾下的幫助文檔00index_e.htm文件，裏面有底層函數接口的格式及各個參數的描述。至於底層驅動，我只做過spi flash的，這個可以參考我上一篇文章。需要注意的是，底層讀寫函數中的參數sector指的是扇區的序號，需要自己換算成驅動接口中的字節位置。
到這裏，移植基本完成了，如果你的文件系統出現LD_WORD(ptr) (WORD)(*(WORD*)(BYTE*)(ptr))有問題(數據異常終止DATA ABORT exception之類的)的情況，請百度搜索“轉一篇比較詳細介紹FatFS文件系統移植的文章”就可以搞定了，那裏有詳細的解決辦法。
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