[RT-Thread]基于ARTPI的文件系统认识与搭建

[写作为了记忆,个人最终输出的内容往往是遗忘后最容易捡起的内容,故以此作文]

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[写作为了记忆,个人最终输出的内容往往是遗忘后最容易捡起的内容,故以此作文]

前提

内容

认识

基于ARTPI的文件系统的挂载

ROMFS与LFS. （默认自动挂载,romfs可读不可写)

搭建RAMFS文件系统（快，可读可写，掉电丢失数据)

ARPI使用外部SPI FLASH搭建外部文件系统(可读可写)

总结

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前提

        首先RT-Thread官网对文件系统已经有非常详细的文档了，这得益于rtt的强大给力的社区团队.

更何况我用的还是rtt官方的开发板 ART PI,A代表第一个,RT代表RT-Thread,不知道以后会不会是BRT-PI ,CRT-PI哈哈哈.本次的搭建文件系统收益于官方给出的BSP的快速开发.ARTPI也是一个极其经典的开发板了.

内容

认识

认识文件系统，以经典的话来总结，文件系统是一层软件，用来对真实的设备如FLASH,RAM,SD卡以文件的形式进行操作或者直接对设备进行访问等。一套实现了数据的存储、分级组织、访问和获取等操作的抽象数据类型 (Abstract data type)，是一种用于向用户提供底层数据访问的机制.后面这一段加粗的正是官方给的定义.

各种不同的文件系统通过多层的封装可以像linux那样通过open,write,read这些函数进行操作处理。

文件系统的初始化过程一般分为以下几个步骤：

1. 初始化 DFS 组件。
2. 初始化具体类型的文件系统。
3. 在存储器上创建块设备。
4. 格式化块设备。
5. 挂载块设备到 DFS 目录中。
6. 当文件系统不再使用，可以将它卸载。

DFS是虚拟文件系统组件，dfs为什么文件系统被冠以虚拟二字?

1. 提供标准化的文件/设备访问API。通过标准的open/read/write等接口访问不同的文件系统和设备。

2. 支持多种文件系统和设备的挂载。如FATFS、RomFS、RAMFS以及字符设备、块设备等。

3. 通过统一的接口处理不同文件系统的差异性。对上层透明,方便应用端口。

4. 支持不同文件系统间的操作。如可以读取RomFS上的文件写入FATFS。

5. 异步化设计,API可工作在中断服务例程中。

6. 相关源代码在components/dfs目录下。使用VFS的好处是方便移植不同的文件系统,对访问文件系统的应用程序透明,使应用程序可以应用于不同的RTOS上。RT-Thread中的VFS实现了POSIX风格的文件和设备访问API,可以支持FatFS、LittleFS、RomFS等多种文件系统,也可以访问各种设备,使用起来方便灵活。 

简而言之，DFS是一层软件来管理具体的文件系统，其他的具体的文件系统都要注册到dfs中，这样就能使用统一的接口进行操作.

基于ARTPI的文件系统的挂载

dfs提供了根目录 / .

ROMFS与LFS. （默认自动挂载,romfs可读不可写)

一般romfs会在根目录下创建几个目录,用来给别的文件系统挂载，文件系统必须要挂载在存在的目录下面.ARTPI开启了对应的文件系统后，初始化和注册都是自动完成的.romfs在ARTPI中自动初始化了并挂载在了根目录下.并创建了几个其他的目录.

若是需要新增其他的目录，则自行更改_romfs_root[]数组.

 

在mount_init中自动挂载romfs,并根据宏判断是否挂载LFS或SDCARD_FS

int mount_init(void)
{
    if (dfs_mount(RT_NULL, "/", "rom", 0, &(romfs_root)) != 0)
    {
        LOG_E("rom mount to '/' failed!");
    }

    #ifdef BSP_USING_SPI_FLASH_FS
    struct rt_device *flash_dev = RT_NULL;

    #ifndef RT_USING_WIFI
    fal_init();
    #endif

    flash_dev = fal_mtd_nor_device_create("filesystem");

    if (flash_dev)
    {
        //mount filesystem
        if (dfs_mount(flash_dev->parent.name, "/flash", "lfs", 0, 0) != 0)
        {
            LOG_W("mount to '/flash' failed! try to mkfs %s", flash_dev->parent.name);
            dfs_mkfs("lfs", flash_dev->parent.name);

            if (dfs_mount(flash_dev->parent.name, "/flash", "lfs", 0, 0) == 0)
            {
                LOG_I("mount to '/flash' success!");
            }
        }
        else
        {
            LOG_I("mount to '/flash' success!");
        }
    }
    else
    {
        LOG_E("Can't create  block device  filesystem or bt_image partition.");
    }

    #endif

    #ifdef BSP_USING_SDCARD_FS
    rt_thread_t tid;

    rt_pin_mode(SD_CHECK_PIN, PIN_MODE_INPUT_PULLUP);

    tid = rt_thread_create("sd_mount", sd_mount, RT_NULL,
                           2048, RT_THREAD_PRIORITY_MAX - 2, 20);

    if (tid != RT_NULL)
    {
        rt_thread_startup(tid);
    }
    else
    {
        LOG_E("create sd_mount thread err!");
    }

    #endif
    return RT_EOK;
}
INIT_APP_EXPORT(mount_init);

 这里的是BSP写好的,使能SPI filesystem后则自动在NOR SPI flash 上挂载LFS.正如上面的代码一样.有两种方式可以使用lfs

1.  通过MTD框架创建mtd nor flash设备,然后在该设备上挂载LFS文件系统。正如上面一样，使用mtd框架创建mtd nor flash设备，好处是再一次进行抽象，不用自己去实现norflash的操作接口.
2. .直接与NOR Flash芯片进行交互,实现LFS需要的4个操作接口,然后可以直接在NOR Flash上创建LFS文件系统,不需要mtd设备。第二种方式可以减少一次抽象层,但需要自己处理底层NOR Flash的操作。

 

        

搭建RAMFS文件系统（快，可读可写，掉电丢失数据)

这个就相当于使用内部的ram来作为文件系统，ARTPI内部有1M的ram.

使用1K来挂载RAMFS在根目录下

 
void  myramstest1(void)
{

    dfs_unmount("/"); //unmounted rom
    void * ret = rt_malloc(1024);

    if(ret == NULL)
    {
        rt_kprintf("malloc error\r\n");
        return ;
    }
   
    if (dfs_mount(RT_NULL, "/", "ram", 0, dfs_ramfs_create(ret,1024)) == 0)
    {
        rt_kprintf("RAM file system initializated!\n");
    }
    else
    {
        rt_kprintf("RAM file system initializate failed!\n");
    }


   



}

ARPI使用外部SPI FLASH搭建外部文件系统(可读可写)

ARTPI有一个NOR SPI接口的FLASH,还有一个qspi接口的flash,这两个FLASH都挺大的,在它的bsp中默认把这个nor spi flash进行了分区:

在fal.cfg.h下定义了分区表

 

  在norflash0设备的filesystem分区(12M)下挂载fat文件系统到/flash目录下,/flash目录是由romfs创建的一个目录.

/*
 *
 * mount fat filesystem
 * */

#include "fal.h"
#include "dfs_file.h"
#define FS_PARTITION_NAME "filesystem"
#define mymountpoint "/flash"

void MountFAT(void )
{


        // tate flash  partition to block device
       struct rt_device *flash_dev = fal_blk_device_create(FS_PARTITION_NAME);
       if (flash_dev == NULL)
       {
           rt_kprintf("Can't create a block device on '%s' partition.\n", FS_PARTITION_NAME);
       }
       else
       {
           rt_kprintf("Create a block device on the %s partition of flash successful.\n", FS_PARTITION_NAME);
       }

       if(rt_device_find(FS_PARTITION_NAME) != RT_NULL)
       {
           rt_kprintf("find device\r\n");

           //mount in the first time
           if(dfs_mount(FS_PARTITION_NAME, mymountpoint, "elm", 0, 0) != RT_EOK)
           {
               //not find file system then init fike system and formating
               dfs_mkfs("elm", FS_PARTITION_NAME);

                //try again to mount
                  if(dfs_mount(FS_PARTITION_NAME, mymountpoint, "elm", 0, 0) == RT_EOK)
                  {
                      rt_kprintf(" elm filesystem mount to '%s'\n",mymountpoint);

                  }
                  else
                 {
                      rt_kprintf("elm filesystem mount to '%s' failed!\n",mymountpoint);
                 }
           }
           // last exist fat file system ,ignore 'dfs_mkfs'
           else
           {
               rt_kprintf(" elm filesystem mount to '%s'\n",mymountpoint);
           }
       }
       else
       {
           rt_kprintf("find filesystem portion failed\r\n");
       }

       return RT_EOK;
}
INIT_APP_EXPORT(MountFAT);

总结

ARTPI是极好的开发板，M7的处理器，大容量的FLASH,有基于RT-Thread完善的软件包和组件，有BSP,极大能够让人快速面向bsp进行开发.实现了上层应用与底层的解耦.