基于spi-flash的fatfs配置
硬件平台：stm32f103VCT6、w25x16
软件平台：fatfs R0.10
由于产品需要存储大量数据，stm32单片机存储有限需要使用外部flash辅助存储。考虑各方面原因最后选用了一款spi-flash型号为w25x16，spi总线操作，拥有2M的存储单元。为了方便，我们想到了使用文件系统fatfs。此文档记录了配置流程，为以后做参考。
一、 底层移植
Fatfs的diskio.c与diskio.h文件用于兼容底层接口，主要配置过程就是重写 disk_initialize、disk_status、disk_read、disk_write、disk_ioctl、get_fattime六个函数以兼容不同的硬件设备。
1、设备初始化 DSTATUS disk_initialize (BYTE pdrv)
用于初始化硬件设备，在本次项目中主要就是初始化SPI总线接口，这个底层函数在执行应用层的open、write、read等函数是都会被执行。本项目没有对flash进行分区操作，因此设备号应该为0。
DSTATUS disk_initialize (
BYTE pdrv /* Physical drive nmuber (0..) */
)
{
if(pdrv == 0) //设备号为0则进行初始化操作
{
SPI_Flash_Init();
return 0; //返回0表示成功
}
else
{
return STA_NODISK;
}
}
2、读取设备状态 DSTATUS disk_status (BYTE pdrv);
用于读取设备状态，判断设备是否处于空闲状态，由于本项目使用的存储单元为spi-flash所以始终是可以操作的状态，因此始终返回OK就可以。
DSTATUS disk_status (
BYTE pdrv /* Physical drive nmuber (0..) */
)
{
if(pdrv == 0) return 0;
else return STA_NODISK;
}
3、读扇区操作
DRESULT disk_read (
BYTE pdrv, /* 物理设备号 */
BYTE *buff, /* 读取数据缓冲 */
DWORD sector, /* 扇区号 */
UINT count /* 读取的扇区个数（1-128） */
)
使用读操作在指定扇区里读取出数据。
DRESULT disk_read (
BYTE pdrv, /* Physical drive nmuber (0..) */
BYTE *buff, /* Data buffer to store read data */
DWORD sector, /* Sector address (LBA) */
UINT count /* Number of sectors to read (1..128) */
)
{
if(pdrv != 0) return RES_WRPRT;
SPI_Flash_Read(buff, ((uint32_t)sector) << 12, ((uint32_t)count) << 12);
return RES_OK;
}
4、写扇区操作DRESULT disk_write (BYTE pdrv, const BYTE* buff, DWORD sector, UINT count);
使用写操作在指定扇区里写入相应数据，再写入之前必须要擦除扇区。由于w25x16最小的擦除块为4096字节，因此将fatfs的扇区定义为4096，而w25x16一次性写入256字节数据，因此每个扇区需要写入八次数据。
DRESULT disk_write (
BYTE pdrv, /* Physical drive nmuber (0..) */
const BYTE *buff, /* Data to be written */
DWORD sector, /* Sector address (LBA) */
UINT count /* Number of sectors to write (1..128) */
)
{
BYTE *buf = (uint8_t*)buff;
uint32_t secAddr = ((uint32_t)sector) << 12;
uint8_t i;
if(pdrv != 0) return RES_WRPRT;
for(i=0; i < count; i++)
{
SPI_Flash_Erase_Sector(sector);
sector ++;
SPI_Flash_Write_Page((uint8_t*)buf, secAddr, 256);buf += 256;secAddr += 256;
SPI_Flash_Write_Page((uint8_t*)buf, secAddr, 256);buf += 256;secAddr += 256;
SPI_Flash_Write_Page((uint8_t*)buf, secAddr, 256);buf += 256;secAddr += 256;
SPI_Flash_Write_Page((uint8_t*)buf, secAddr, 256);buf += 256;secAddr += 256;
SPI_Flash_Write_Page((uint8_t*)buf, secAddr, 256);buf += 256;secAddr += 256;
SPI_Flash_Write_Page((uint8_t*)buf, secAddr, 256);buf += 256;secAddr += 256;
SPI_Flash_Write_Page((uint8_t*)buf, secAddr, 256);buf += 256;secAddr += 256;
SPI_Flash_Write_Page((uint8_t*)buf, secAddr, 256);buf += 256;secAddr += 256;
SPI_Flash_Write_Page((uint8_t*)buf, secAddr, 256);buf += 256;secAddr += 256;
SPI_Flash_Write_Page((uint8_t*)buf, secAddr, 256);buf += 256;secAddr += 256;
SPI_Flash_Write_Page((uint8_t*)buf, secAddr, 256);buf += 256;secAddr += 256;
SPI_Flash_Write_Page((uint8_t*)buf, secAddr, 256);buf += 256;secAddr += 256;
SPI_Flash_Write_Page((uint8_t*)buf, secAddr, 256);buf += 256;secAddr += 256;
SPI_Flash_Write_Page((uint8_t*)buf, secAddr, 256);buf += 256;secAddr += 256;
SPI_Flash_Write_Page((uint8_t*)buf, secAddr, 256);buf += 256;secAddr += 256;
SPI_Flash_Write_Page((uint8_t*)buf, secAddr, 256);buf += 256;secAddr += 256;
}
return RES_OK;
}
5、磁盘控制函数 DRESULT disk_ioctl (BYTE pdrv, BYTE cmd, void* buff);
主要用于应用层程序同步磁盘、获取扇区大小、获取磁盘总扇区数、磁盘擦除块大小与擦除操作等功能。注意通过数组buff带入或是带出的参数必须要格式匹配。
DRESULT disk_ioctl (
BYTE pdrv, /* Physical drive nmuber (0..) */
BYTE cmd, /* Control code */
void *buff /* Buffer to send/receive control data */
)
{
if(pdrv != 0) return RES_WRPRT;
switch(cmd)
{
case CTRL_SYNC : //spi-flash不需要同步，这一项始终返回0
return RES_OK;
case GET_SECTOR_SIZE :
*((WORD *)buff) = 4096; //始终通过buff返回扇区大小就可以了
return RES_OK;
case GET_SECTOR_COUNT :
*((DWORD *)buff) = 512; //始终通过buff返回总扇区数就可以了
return RES_OK;
case GET_BLOCK_SIZE : //禁止擦除功能，这两项无意义
return RES_OK;
case CTRL_ERASE_SECTOR :
return RES_OK;
}
}
6. 获取时间 DWORD get_fattime (void)
在写操作时需要调用的函数，如果需要真实的时间信息则使用RTC始终读出时间信息通过这个函数返回，本项目中不需要时间因此始终返回0就可以了。
/* RTC function */
DWORD
get_fattime (void)
{
return 0;
}
二、 fatfs配置
在移植完底层之后还需要根据需求配置fatfs，修改各种配置宏是主要的配置手段。
1、配置数据类型
首先我们应该配置的是数据类型，因为fatfs需要运行在各种硬件平台上，而不同位数的机器数据类型的结构也不一样，因此需要统一数据类型，这一配置在integer中完成。
typedef unsigned char BYTE; //BYTE配置为8位无符号类型
typedef short SHORT; //16位有符号类型
typedef unsigned short WORD;//16位无符号类型
typedef unsigned short WCHAR;//16位无符号类型
/* These types MUST be 16 bit or 32 bit */
typedef int INT; //32位有符号类型
typedef unsigned int UINT; //32位无符号类型
/* These types MUST be 32 bit */
typedef long LONG; //32位有符号类型
typedef unsigned long DWORD;//32位无符号类型
2、配置宏定义
Fatfs的配置宏主要在文件ffconf.h中。接下来让我们一个一个分析这些宏。
0 正常模式 1小型模式
小型模式，主要用于内存资源不丰富的微控制器，在这里我们选1配置为小型模式
0 可读可写
1 只读
配置文件系统位只读文件系统，这里选0
0 === 使能所有功能函数
1 === f_stat(), f_getfree(), f_unlink(), f_mkdir(), f_chmod(), f_utime(),f_truncate() and f_rename()函数被禁止
2 === 除了1之外 f_opendir(), f_readdir() and f_closedir()也被禁止
3 === 除了2之外f_lseek()也被禁止
用于剪裁文件系统，删除不需要的功能，这里选3
0 禁止字符串功能
1 使能字符串功能
若使能字符串功能，则可以使用f_gets ,f_putc,f_puts,f_printf等函数，这里选禁止
0 禁止格式化
1 使能格式化
若选1则可以使用函数f_mkfs函数格式化磁盘,这里选1
0 禁止快速查找功能
1 使能快速查找功能
使能或禁止快速查找功能，这里选禁止
0 禁止卷标功能
1 使能卷标功能
使能或禁止卷标功能，这里选禁止
0 禁止f_forward()函数
1 使能f_forward()函数
使能或禁止f_forward()函数，f_forworad()函数用于将文件信息发送到一个数据流设备上去，这里禁止。
/---------------------------------------------------------------------------/
/ 语言环境配置
/----------------------------------------------------------------------------/
配置语言编码，这里保持默认
/* _USE_LFN 用于使能长文件名功能，
/
/ 0: 禁止长文件名功能. _MAX_LFN 没有意义；
/ 1: 使能长文件名功能，文件名存储在BSS段中，不可重入；
/ 2: 使能长文件名功能，文件名存储在栈中；
/ 3: 使能长文件名功能，文件名存储在堆中；
/
0 ANSI/OEM编码
1 Unicode编码(支持中文)
用于切换文件名编码，这里选0
这个选项用于选择 文件字符操作时的编码，禁止unicode时此选项无效
0 禁用相对路径功能，并卸载这个功能
1 使能相对路径功能
禁止或使能相对路径功能，这里禁止
/---------------------------------------------------------------------------/
/ 设备配置
/----------------------------------------------------------------------------/
用于定义磁盘中卷的数量
0 单分区模式
1 多分区模式
若使能多分区模式则可以使用f_fdisk函数对设备进行分区，这里禁止
定义扇区大小，可选的值位 512 1024 2048 4096
0 禁止扇区擦出功能
1 使能扇区擦除功能
禁止或使能扇区擦除功能，这里选禁止
若选1则可以使用f_getfree()获取卷中剩余的空间大小，这里不适用
/---------------------------------------------------------------------------/
/系统配置
/----------------------------------------------------------------------------/
如果硬件平台为小端模式则选择1
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