stm32 Fatfs 读写SD卡-电子工程世界

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读写SD是嵌入式系统中一个比较基础的功能，在很多应用中都可以用得上SD卡。折腾了几天，总算移植成功了最新版Fatfs（Fatfs R0.09），成功读写SD卡下文件。

FatFs (http://elm-chan.org/fsw/ff/00index_e.html)是一个通用的文件系统模块，用于在小型嵌入式系统中实现FAT文件系统。 FatFs 的编写遵循ANSI C，因此不依赖于硬件平台。它可以嵌入到便宜的微控制器中，如 8051, PIC, AVR, SH, Z80, H8, ARM 等等，不需要做任何修改。

1. SD卡/TF卡硬件接口

SD卡有两种操作接口，SDIO和SPI。使用SDIO口的速度比较快,SPI的速度比较慢。

SD卡引脚描述如下： SD卡SPI接法如下：

我使用的是正点原子的开发板，所以采用的是SPI接口的模式。

TF卡SDIO 模式和SPI模式引脚定义：

可以发现Micro SD卡只有8个引脚是因为比SD卡少了一个Vss。使用TF转SD的卡套套在Micro SD卡上，这样一来大小就和SD卡一样大，这时候卡套上的9个引脚就和SD卡一样了，你可以完全当做SD卡来操作。

2. SD卡底层驱动

SD卡的操作比较复杂，需要多看看一些文档。这里附上SD底层驱动代码，代码说明详见注释

Sd卡SPi操作底层代码： sdcard.c sdcard.h

3. Fatfs 移植

FatFs 软件包中相关文件：

ffconf.h FatFs 模块配置文件

ff.h FatFs 和应用模块公用的包含文件

ff.c FatFs 模块

diskio.h FatFs and disk I/O 模块公用的包含文件

integer.h 数据类型定义

option 可选的外部功能

diskio.c FatFs 与disk I/O 模块接口层文件(不属于 FatFs 需要由用户提供)

FatFs 配置，文件系统的配置项都在 ffconf.h 文件之中：

(1) _FS_TINY ：这个选项在R0.07 版本之中开始出现，在之前的版本都是以独立的文件出现，现在通过一个宏来修改使用起来更方便；

(2) _FS_MINIMIZE、_FS_READONLY、_USE_STRFUNC、_USE_MKFS、_USE_FORWARD 这些宏是用来对文件系统进行裁剪

(3) _CODE_PAGE ：本选项用于设置语言码的类型

(4) _USE_LFN ：取值为0~3，主要用于长文件名的支持及缓冲区的动态分配：

0：不支持长文件名；

1：支持长文件名存储的静态分配，一般是存储在BSS 段；

2：支持长文件名存储的动态分配，存储在栈上；

3：支持长文件名存储的动态分配，存储在堆上。

(5) _MAX_LFN ：可存储长文件的最大长度，其值一般为（12~255），但是缓冲区一般占(_MAX_LFN + 1) * 2 bytes；

(6) _LFN_UNICODE ：为1 时才支持unicode 码；

(7) _FS_RPATH ：R0.08a 版本改动配置项，取值范围0~2：

0：去除相对路径支持和函数；

1：开启相对路径并且开启f_chdrive()和f_chdir()两个函数；

2：在1 的基础上添加f_getcwd()函数。

(8) _VOLUMES ：支持的逻辑设备数目；

(9) _MAX_SS ：扇区缓冲的最大值，其值一般为512；

(10) _MULTI_PARTITION：定义为1 时，支持磁盘多个分区；

(11) _USE_ERASE ：R0.08a 新加入的配置项，设置为1 时，支持扇区擦除；

(12) _WORD_ACCESS ：如果定义为1，则可以使用word 访问；

(13) _FS_REENTRANT ：定义为1 时，文件系统支持重入，但是需要加上跟操作系统信号量相关的几个函数，函数在syscall.c 文件中；

(14) _FS_SHARE ：文件支持的共享数目。

Fatfs 开源文件系统从R0.07e 之后版本开始就不再提供底层接口文件 diskio.c 模板，这里附上根据

以上SD卡底层驱动对应的 diskio.c 源码：

001	#include "common.h"

002	/-----------------------------------------------------------------------/

003	/* Inidialize a Drive */

004

005	DSTATUS disk_initialize (

006	BYTE drv /* Physical drive nmuber (0..) */

007

)

008

{

009

u8 state;

010

011

if(drv)

012

{

013	return STA_NOINIT; //仅支持磁盘0的操作

014

}

015

016	state = SD_Init();

017	if(state == STA_NODISK)

018

{

019	return STA_NODISK;

020

}

021	else if(state != 0)

022

{

023	return STA_NOINIT; //其他错误：初始化失败

024

}

025

else

026

{

027	return 0; //初始化成功

028

}

029

}

030

031

032

033	/-----------------------------------------------------------------------/

034	/* Return Disk Status */

035

036	DSTATUS disk_status (

037	BYTE drv /* Physical drive nmuber (0..) */

038

)

039

{

040

if(drv)

041

{

042	return STA_NOINIT; //仅支持磁盘0操作

043

}

044

045	//检查SD卡是否插入

046	if(!SD_DET())

047

{

048	return STA_NODISK;

049

}

050

return 0;

051

}

052

053

054

055	/-----------------------------------------------------------------------/

056	/* Read Sector(s) */

057

058	DRESULT disk_read (

059	BYTE drv, /* Physical drive nmuber (0..) */

060	BYTE buff, / Data buffer to store read data */

061	DWORD sector, /* Sector address (LBA) */

062	BYTE count /* Number of sectors to read (1..255) */

063

)

064

{

065

u8 res=0;

066	if (drv \|\| !count)

067

{

068	return RES_PARERR; //仅支持单磁盘操作，count不能等于0，否则返回参数错误

069

}

070	if(!SD_DET())

071

{

072	return RES_NOTRDY; //没有检测到SD卡，报NOT READY错误

073

}

074

075

076

077	if(count==1) //1个sector的读操作

078

{

079	res = SD_ReadSingleBlock(sector, buff);

080

}

081	else //多个sector的读操作

082

{

083	res = SD_ReadMultiBlock(sector, buff, count);

084

}

085

086

087

{

088	if(SD_ReadSingleBlock(sector, buff)!=0)

089

{

090

res = 1;

091

break;

092

}

093	buff+=512;

094	}while(--count);

095

096	//处理返回值，将SPI_SD_driver.c的返回值转成ff.c的返回值

097	if(res == 0x00)

098

{

099	return RES_OK;

100

}

101

else

102

{

103	return RES_ERROR;

104

}

105

}

106

107

108

109	/-----------------------------------------------------------------------/

110	/* Write Sector(s) */

111

112	#if _READONLY == 0

113	DRESULT disk_write (

114	BYTE drv, /* Physical drive nmuber (0..) */

115	const BYTE buff, / Data to be written */

116	DWORD sector, /* Sector address (LBA) */

117	BYTE count /* Number of sectors to write (1..255) */

118

)

119

{

120

u8 res;

121

122	if (drv \|\| !count)

123

{

124	return RES_PARERR; //仅支持单磁盘操作，count不能等于0，否则返回参数错误

125

}

126	if(!SD_DET())

127

{

128	return RES_NOTRDY; //没有检测到SD卡，报NOT READY错误

129

}

130

131

// 读写操作

132	if(count == 1)

133

{

134	res = SD_WriteSingleBlock(sector, buff);

135

}

136

else

137

{

138	res = SD_WriteMultiBlock(sector, buff, count);

139

}

140

// 返回值转换

141	if(res == 0)

142

{

143	return RES_OK;

144

}

145

else

146

{

147	return RES_ERROR;

148

}

149

}

150	#endif /* _READONLY */

151

152

153

154	/-----------------------------------------------------------------------/

155	/* Miscellaneous Functions */

156

157	DRESULT disk_ioctl (

158	BYTE drv, /* Physical drive nmuber (0..) */

159	BYTE ctrl, /* Control code */

160	void buff / Buffer to send/receive control data */

161

)

162

{

163	DRESULT res;

164

[page]

165

166

if (drv)

167

{

168	return RES_PARERR; //仅支持单磁盘操作，否则返回参数错误

169

}

170

171	//FATFS目前版本仅需处理CTRL_SYNC，GET_SECTOR_COUNT，GET_BLOCK_SIZ三个命令

172	switch(ctrl)

173

{

174	case CTRL_SYNC:

175	SD_CS_ENABLE();

176	if(SD_WaitReady()==0)

177

{

178	res = RES_OK;

179

}

180

else

181

{

182	res = RES_ERROR;

183

}

184	SD_CS_DISABLE();

185

break;

186

187	case GET_BLOCK_SIZE:

188	(WORD)buff = 512;

189	res = RES_OK;

190

break;

191

192	case GET_SECTOR_COUNT:

193	(DWORD)buff = SD_GetCapacity();

194	res = RES_OK;

195

break;

196

default:

197	res = RES_PARERR;

198

break;

199

}

200

201	return res;

202

}

203

204	/-----------------------------------------------------------------------/

205	/* User defined function to give a current time to fatfs module */

206	/* 31-25: Year(0-127 org.1980), 24-21: Month(1-12), 20-16: Day(1-31) */

207	/* 15-11: Hour(0-23), 10-5: Minute(0-59), 4-0: Second(0-29 2) /

208	DWORD get_fattime (void)

209

{

210

return 0;

211

}

这里的结构函数为Fatfs提供和SD卡的通信接口。在最新版本的Fatfs中还加入了对中文文件名的支持，需要修改 ffconf.h

#define _CODE_PAGE 936 //- Simplified Chinese GBK (DBCS, OEM, Windows)

同时应该添加 option/cc936.c文件。但是这个文件有700多K占相当大的ROM，像stm32F103RBT6这种小FLASH的MCU根本不行，加入当前工程文件中代码将增加160KB 左右。

配置好Stm32的串口和SPI等IO口设置后，就可以使用Fatfs做一些文件操作了。

4. Fatfs 文件操作

文件分配表FAT(File AllocationTable)用来记录文件所在位置的表格.它对于硬盘的使用是非常重要的，假若丢失文件分配表，那么硬盘上的数据就会因无法定位而不能使用了。

Fatfs 文件系统减轻了操作SD卡的工作量，调用其提供的函数就可以方便的操作文件，读写删改等。

这里提供一个main.c 示例：

001	#include "common.h"

002

#include

003

004	FRESULT scan_files (char* path);

005

006	#define F_PUTS 1 //测试向文件写入字符串

007	#define F_READ 1 //测试从文件中读出数据

008	#define F_UNLINK 0 //测试删除文件

009	#define SCAN_FILES 1 //测试目录扫描

010

011

FATFS fs;

012	FRESULT res;

013

FIL file;

014

UINT br;

015	BYTE buffer[4096]; //以上变量作为全局变量可以避免一些Bug

016

017	int main(void)

018

{

019

u16 i,n;

020

021

022	//stm32 初始化

023	RCC_Configuration();

024	NVIC_Configuration();

025	USART_Configuration();

026	SPI_Configuration();

027	GPIO_Configuration();

028

029

030	//fatfs 操作

031

032	f_mount(0, &fs);

033

034	//如果data.txt存在，则打开；否则，创建一个新文件

035	res = f_open(&file, "0:/data.txt",FA_OPEN_ALWAYS\|FA_READ\|FA_WRITE );

036

037	if(res!=FR_OK)

038

{

039	printf(" f_open() fail .. ");

040

}else{

041	printf(" f_open() success .. ");

042

}

043

044	#if F_READ

045

046	while(1){ //使用f_read读文件

047	res = f_read(&file, buffer, 1, &br); //一次读一个字节知道读完全部文件信息

048

049	if (res == FR_OK )

050

{

051	printf("%s",buffer);

052

}else{

053	printf(" f_read() fail .. ");

054

}

055

056	if(f_eof(&file)) {break;}

057

}

058

059	/*if( f_gets(buffer,sizeof(buffer),&file) != NULL) //使用f_gets读文件 ,存在 Bugs 待调试

060

{

061	printf("%s",buffer);

062

}else{

063	printf(" f_gets() fail .. ");

064

} */

065

066

#endif

067

068	#if F_PUTS

069

070	//将指针指向文件末

071	//res = f_lseek(&file,(&file)->fsize);

072	res = f_lseek(&file,file.fsize);

073

074	n = f_puts(" hello dog .. ", &file) ; //向文件末写入字符串

075

076	if(n<1) //判断写是否成功

077

{

078	printf(" f_puts() fail .. ");

079

}else{

080	printf(" f_puts() success .. ");

081

}

082

083

#endif

084

085	#if F_UNLINK

086

087	res = f_unlink("test.jpg"); //前提SD下存在一个test.jpg

088

089	if(res!=FR_OK)

090

{

091	printf(" f_unlink() fail .. ");

092

}else{

093	printf(" f_unlink() success .. ");

094

}

095

096

#endif

097

098	#if SCAN_FILES

099

100	printf(" the directory files : ");

101	scan_files("/"); //扫描根目录

102

103

#endif

104

105	f_close(&file);

106	f_mount(0, NULL);

107

108

while(1);

109

}

110

111

112	FRESULT scan_files (

113	char* path /* Start node to be scanned (also used as work area) */

114

)

115

{

116	FRESULT res;

117	FILINFO fno;

118

DIR dir;

119

int i;

120	char fn; / This function is assuming non-Unicode cfg. */

121	#if _USE_LFN

122	static char lfn[_MAX_LFN + 1];

123	fno.lfname = lfn;

124	fno.lfsize = sizeof lfn;

125

#endif

126

127

128	res = f_opendir(&dir, path); /* Open the directory */

129	if (res == FR_OK) {

130	i = strlen(path);

131	for (;;) {

132	res = f_readdir(&dir, &fno); /* Read a directory item */

133	if (res != FR_OK \|\| fno.fname[0] == 0) break; /* Break on error or end of dir */

134	if (fno.fname[0] == '.') continue; /* Ignore dot entry */

135	#if _USE_LFN

136	fn = *fno.lfname ? fno.lfname : fno.fname;

137

#else

138	fn = fno.fname;

139

#endif

140	if (fno.fattrib & AM_DIR) { /* It is a directory */

141	sprintf(&path[i], "/%s", fn);

142	res = scan_files(path);

143	if (res != FR_OK) break;

144	path[i] = 0;

145	} else { /* It is a file. */

146	printf(" %s/%s ", path, fn);

147

}

148

}

149

}

150

151	return res;

152

}

其中目录扫描函数 scan_files( char * path) 参数格式如下：

这里使用到了f_puts()函数，所以必须在ffconf.h 中修改 #define _USE_STRFUNC 1

关键字：stm32 Fatfs 读写SD卡引用地址：stm32 Fatfs 读写SD卡

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