玩转X-CTR100 l STM32F4 l SD卡FatFs文件系统
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X-CTR100控制器具有SD卡接口，本教程使用免费开源FatFs文件系统，实现对SD卡上文件的操作。
SD卡对于X-CTR100控制器，相当于硬盘对于电脑，可以实现大文件存储，可以进行长时间数据采集。
原理
SD卡(Secure Digital Memory Card)在我们生活中已经非常普遍了，控制器对SD卡进行读写通信操作一般有两种通信接口可选，一种是SPI 接口，另外一种就是SDIO 接口，X-CTR100控制器通过SPI接口与SD卡连接。SD卡很少直接对数据进行读写，SD卡一般用来存放文件，所以都需要加载文件系统到里面。常见的windows 下的文件系统格式包括FAT32、NTFS、exFAT等。
FatFs是面向小型嵌入式系统的一种通用的FAT文件系统。它完全是由AISI C 语言编写并且完全独立于底层的I/O介质。因此它可以很容易地不加修改地移植到其他的处理器当中，如8051、PIC、AVR、SH、Z80、H8、ARM等。FatFs支持FAT12、FAT16、FAT32 等格式，把FatFs 文件系统代码移植到工程之中，就可以利用文件系统的各种接口函数，对SD卡上的文件进行读写操作了。
FatFs 文件系统的源码可以从官网下载: http://elm-chan.org/fsw/ff/00index_e.html
FatFs函数接口
文件操作
f_open - Open/Create a file
f_close - Close an open file
f_read - Read data from the file
f_write - Write data to the file
f_lseek - Move read/write pointer, Expand size
f_truncate - Truncate file size
f_sync - Flush cached data
f_forward - Forward data to the stream
f_expand - Allocate a contiguous block to the file
f_gets - Read a string
f_putc - Write a character
f_puts - Write a string
f_printf - Write a formatted string
f_tell - Get current read/write pointer
f_eof - Test for end-of-file
f_size - Get size
f_error - Test for an error
路径操作
f_opendir - Open a directory
f_closedir - Close an open directory
f_readdir - Read an directory item
f_findfirst - Open a directory and read the first item matched
f_findnext - Read a next item matched
文件和路径管理
f_stat - Check existance of a file or sub-directory
f_unlink - Remove a file or sub-directory
f_rename - Rename/Move a file or sub-directory
f_chmod - Change attribute of a file or sub-directory
f_utime - Change timestamp of a file or sub-directory
f_mkdir - Create a sub-directory
f_chdir - Change current directory
f_chdrive - Change current drive
f_getcwd - Retrieve the current directory and drive
介质管理和系统配置
f_mount - Register/Unregister the work area of the volume
f_mkfs - Create an FAT volume on the logical drive
f_fdisk - Create logical drives on the physical drive
f_getfree - Get total size and free size on the volume
f_getlabel - Get volume label
f_setlabel - Set volume label
f_setcp - Set active code page
例程-SD卡FatFs文件系统-移植及基本操作
移植FatFs文件系统到X-CTR100控制器，获取SD卡容量信息显示，打开文件NewText.txt写入字符串数据，如果文件不存在则创建文件。
硬件说明
硬件资源：
- 串口UART1
- TF卡接口
- SD卡（TF）（需自备）
X-CTR100控制器通过SPI1与SD卡连接，电路如下。
FatFs移植
本教程移植的版本为R0.12b版本。解压源码后可以得到两个文件夹：doc和src。doc里面主要是对FATFS的介绍，而src里面是我们需要的源码，包含文件如下所示。
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
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
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
ff.c ：文件系统实现。
diskio.c 底层驱动
option可选的外部功能（比如支持中文等）
FatFs的移植，一般只需要修改2个文件，即ffconf.h和diskio.c。
ffconf.h:这个头文件包含了对FatFs 功能配置的宏定义，通过修改这些宏定义就可以裁剪FatFs 的功能。如需要支持简体中文，需要把ffconf.h 中的_CODE_PAGE的宏改成936 并把上面的cc936.c 文件加入到工程之中。FATFS模块的所有配置项都是存放在ffconf.h里面，我们可以通过配置里面的一些选项，来满足自己的需求。
diskio.c文件是移植的核心，需要进行底层驱动编写，包括几个接口函数。
基于X工程模板移植，工程框架如下
SD卡操作文件如下
ax_sdcard.c——SD卡操作源文件
ax_sdcard.h——SD卡操作头文件
满足X-SOFT规范，接口函数如下
u8 AX_SD_Init(void); //SD初始化 u8 AX_SD_Read(u8 *buf,u32 sector,u8 count); //SD读取 u8 AX_SD_Write(u8 *buf,u32 sector,u8 count); //SD写入 u32 AX_SD_GetSectorCount(void); //SD获取总扇区数 u32 AX_SD_GetCapacity(void); //SD获取容量 u8 AX_SD_WaitReady(void); //SD等待准备好 |
软件说明
主程序代码如下，首先对SD卡进行初始化，内存初始化，挂载SD卡，获取SD卡总容量和剩余容量，并显示。最后创建文件，并写入数据。
int main(void) { uint32_t total,free; UINT bw; FRESULT res;
//X-CTR100初始化 AX_Init(115200); printf("***X-CTR100 SD卡FatFs文件系统移植及基本例程***\r\n\r\n");
//SD卡初始化 while(AX_SD_Init())//检测不到SD卡 { printf("SD卡初始化错误，请检查！\r\n"); AX_Delayms(800); }
//内存初始化 AX_MEM_Init(); fs=(FATFS*)AX_MEM_Malloc(sizeof(FATFS)); //为磁盘0工作区申请内存 file=(FIL*)AX_MEM_Malloc(sizeof(FIL)); //为file申请内存 ftemp=(FIL*)AX_MEM_Malloc(sizeof(FIL)); //为ftemp申请内存 fatbuf=(uint8_t*)AX_MEM_Malloc(512); //为fatbuf申请内存
//挂载SD卡 f_mount(fs,"0:",1);
//得到SD卡的总容量和剩余容量 while(ax_getfree("0", &total, &free)) { printf("SD Card Error!"); AX_Delayms(1000); } printf("FATFS OK! \r\n"); printf("SD总空间: %d KB\r\n",total); printf("SD空闲空间: %d KB\r\n",free);
//打开文件，写入字符串，如果文件不存在则创建新文件 res = f_open(file, "NewText.txt", FA_WRITE | FA_CREATE_ALWAYS); if (res == FR_OK) { printf("create file ok!\r\n"); printf("start write! \r\n"); do { res = f_write(file, buffer, 50, &bw); if(res) { printf("write error : %d\r\n",res); break; } printf("write ok!\r\n"); } while (bw < 50); // 判断是否写完 } f_close(file); // 关闭文件
while (1) { AX_Delayms(100); AX_LEDG_Toggle(); } } |
实现效果
插入8G SD卡，格式化为FAT32格式，获取总空间和剩余空间信息如下，显示创建文件成功。
通过读卡器查看SD卡内容如下
