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，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.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_READONLY 1//定义文件系统只读，也就不能写修改，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_MINIMIZE 3 /* 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_MKFS 0 /* 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_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/OEM or 1:Unicode */

#define _FS_RPATH 0 /* 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 */ 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_ACCESS 0 /* 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. */

#define _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_SHARE 0 /* 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 {

BYTE fs_type; // 系统类型，为0时系统没有被挂载

BYTE drv; // 物理磁盘驱动号

BYTE csize; // 每簇的扇区数目，簇是文件数据分配的基本单位

BYTE n_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 BYTE wflag; // 文件活动窗体是否改动标志，为1要回写

BYTE fsi_flag; // 文件信息回写标志

WORD id; // 文件系统加载id号

WORD n_rootdir; // 根目录区目录项数目（针对FAT12/16，FAT32不使用）

#if _MAX_SS != 512

WORD ssize; // 每扇区多少字节

#endif

#if _FS_REENTRANT

_SYNC_t sobj; // 允许重入，则定义同步对象

#endif

#if !_FS_READONLY

DWORD last_clust; // 最新分配的簇

DWORD free_clust; // 空闲簇

DWORD fsi_sector; // 文件信息扇区（仅用于FAT32）

#endif

#if _FS_RPATH

DWORD cdir; //使用相对路径，文件系统的当前起始路径0（root 路径）

#endif

DWORD n_fatent; //文件分配表占用的扇区 n_fatent=数据簇数目+2

DWORD fsize; //每FAT表有多少个扇区

DWORD fatbase; //文件分配表开始扇区

DWORD dirbase; // 如果是FAT32，根目录开始扇区需要首先得到 DWORD database; // 数据起始扇区

DWORD winsect; // win中当前指定的扇区

BYTE win[_MAX_SS]; //扇区操作缓存

} FATFS;

typedef struct {

FATFS* fs; // 指向的文件系统

WORD id; // 自身文件系统挂载id号即fs->id

BYTE flag; // 文件状态

BYTE pad1; //文件在簇里面扇区偏移（0--fs->csize）

DWORD fptr; //文件当前读写指针位置，当文件打开时为0

DWORD fsize; //文件大小（按字节计算）

DWORD org_clust; // 文件起始簇(0 when fsize==0)

DWORD curr_clust; // 文件当前操作簇

DWORD dsect; // 文件当前操作扇区

#if !_FS_READONLY

DWORD dir_sect; // 包含路径入口的扇区号

BYTE* dir_ptr; // 目录入口指针

#endif

#if _USE_FASTSEEK

DWORD* cltbl; //指向查找映射表的簇(null on file open)

#endif

#if _FS_SHARE

UINT lockid; // 文件锁ID号(index of file semaphore table) #endif

#if !_FS_TINY

BYTE buf[_MAX_SS]; // 文件读写缓存

#endif

} FIL;

typedef struct {

FATFS* fs; // 对应的文件系统

WORD id; // 自身文件系统挂载id号即fs->id

WORD index; // 目前读写索引号 /* Current read/write index number */

DWORD sclust; // 目录表起始簇(0:Root dir)

DWORD clust; // 目前处理的簇

DWORD sect; // 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 win[]

BYTE* fn; //指向短文件名 (in/out) {file[8],ext[3],status[1]}

#if _USE_LFN

WCHAR* lfn; //指向长文件名缓冲 /* Pointer to the LFN working buffer */

WORD lfn_idx; /* Last matched LFN index number (0xFFFF:No LFN) */

#endif

} DIR;

typedef struct { //文件目录表项大小=4+2+2+1+13

DWORD fsize; /* File size */

WORD fdate; /* Last modified date */

WORD ftime; /* Last modified time */

BYTE fattrib; /* Attribute */ // 文件属性

TCHAR fname[13]; /* Short file name (8.3 format) */

#if _USE_LFN //长文件名支持

TCHAR* lfname; /* Pointer to the 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：

static

FRESULT move_window (

FATFS *fs, /* File system object */

DWORD sector /* Sector number to make 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 ( /* 0xFFFFFFFF: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

static

FRESULT 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结构里面

static

FRESULT 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

static

FRESULT dir_find (

DIR *dj /* Pointer to the directory 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

static

FRESULT 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

static

FRESULT follow_path ( /* FR_OK(0): successful, !=0: error code */

DIR *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

static

BYTE 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 /* Sector# (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

static

FRESULT 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 object */

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

static

FRESULT 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 *fp /* Pointer to the file object to be closed */ )

文件关闭

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