嵌入式文件系統(tǒng)znFAT介紹

今天給大家介紹一款適用于單片機(jī)的嵌入式文件系統(tǒng)——znFAT。 這款文件系統(tǒng)由嵌入式大佬于振南開發(fā)，并在 gitee 開源共享的。

gitee倉(cāng)庫(kù)地址為（復(fù)制到瀏覽器打開）：

https://gitee.com/dbembed/znfat

一、介紹

znFAT 并非一個(gè)標(biāo)新立異的東西，它絕大部分與現(xiàn)行的微軟 FAT32 文件系統(tǒng)高度兼容。這意味著，它可實(shí)現(xiàn)與Windows、Linux等主流操作系統(tǒng)之間的文件無界互通。

znFAT 因其獨(dú)特的嵌入式應(yīng)用背景與功能需求，在設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)上都引入了大量的創(chuàng)新思想與技術(shù)，其中所流露出來的各種開發(fā)技巧，對(duì)于廣大工程師更是一筆巨大的精神與知識(shí)財(cái)富。 代碼目錄文件： 其中 znFAT.c 與 znFAT.h 是 znFAT 的主體。前者是對(duì)各種功能函數(shù)的具體實(shí)現(xiàn)，后者對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、宏進(jìn)行定義。

mytype.h 對(duì)數(shù)據(jù)類型進(jìn)行重定義；

deviceio.c 通過一些底層函數(shù)接口與存儲(chǔ)設(shè)備扇區(qū)讀寫驅(qū)動(dòng)進(jìn)行對(duì)接；

congfig.h 可以對(duì) znFAT 進(jìn)行相關(guān)的配置。

相關(guān)的頭文件是 znFAT 在實(shí)現(xiàn)過程中要使用的一些代碼資源，比如漢字碼表、功能扇區(qū)模板數(shù)據(jù)等。

二、關(guān)鍵代碼解析

znFAT_Init 函數(shù)（在znFAT.c文件中）功能： 文件系統(tǒng)初始化函數(shù)，將完成文件系統(tǒng)初始化參數(shù)集合的裝入，為以后的文件操作作好準(zhǔn)備。

1、定位 DBR 扇區(qū)（主要是找到 BPB 所在扇區(qū)）

讀取物理 0 扇區(qū)通過判斷是否是MBR扇區(qū)，若是 MBR 則從中提取B PB 扇區(qū)號(hào)，若不是 MBR 而是DBR則BPB扇區(qū)號(hào)為0； 判斷是否是 MBR 的依據(jù)是前三個(gè)字節(jié)是否是：

DBR_MARK {0XEB,0X58,0X90} //DBR的標(biāo)志碼

2、得到BPB所在扇區(qū)號(hào)后，通過讀取 BPB 扇區(qū)得到文件系統(tǒng)的信息

首先，判斷此文件系統(tǒng)的類型是否是 FAT32 文件系統(tǒng)，若是FAT32文件系統(tǒng)則依據(jù)讀出BPB來填充全局結(jié)構(gòu)體。

UINT32 BPB_Sector_No; ? //DBR(BPB)所在扇區(qū)號(hào)
UINT32 BytesPerSector; //每個(gè)扇區(qū)的字節(jié)數(shù)
UINT32 FATsectors; ? ?  //FAT表所占扇區(qū)數(shù)
UINT32 SectorsPerClust; //每簇的扇區(qū)數(shù)
UINT32 FirstFATSector; //第一個(gè)FAT表所在扇區(qū)
UINT32 FirstDirSector; //第一個(gè)目錄所在扇區(qū)
UINT32 Total_SizeKB; ?  //磁盤的總?cè)萘?，單位為KB

UINT32 FSINFO_Sec; ? ?  //FSINFO扇區(qū)所在的扇區(qū)
UINT32 Free_nCluster; ? //空閑簇的個(gè)數(shù)
UINT32 Next_Free_Cluster; //下一空簇

如果一個(gè)磁盤格式化后沒有卷標(biāo)，則其存儲(chǔ)空間就沒有一點(diǎn)占用，此時(shí)FSINFO記錄的剩余空簇?cái)?shù)為 XFFFFFFFF。

三、znFAT的移植

移植過程比較簡(jiǎn)單，主要有兩步：

數(shù)據(jù)類型重定義與ROM數(shù)據(jù)讀取函數(shù)的實(shí)現(xiàn)；

存儲(chǔ)設(shè)備物理扇區(qū)讀/寫驅(qū)動(dòng)。

1、數(shù)據(jù)類型重定義與ROM數(shù)據(jù)讀取函數(shù)的實(shí)現(xiàn)

根據(jù)目標(biāo)平臺(tái)實(shí)際的數(shù)據(jù)類型對(duì) mytype.h 中的類型進(jìn)行重新定義，包括無符號(hào)整型、有符號(hào)整型與ROM數(shù)據(jù)類型。 存儲(chǔ)在芯片 ROM 中的數(shù)據(jù)，比如漢字編碼表，就是ROM數(shù)據(jù)類型。 以STM32單片機(jī)為例，類型重定義如下：

2、存儲(chǔ)設(shè)備物理扇區(qū)讀/寫驅(qū)動(dòng)


znFAT 的整體結(jié)構(gòu)分為3層：物理層、實(shí)現(xiàn)層、應(yīng)用層。




物理層是整個(gè) znFAT 的根基，znFAT 通過它來操作存儲(chǔ)設(shè)備，為其正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供扇區(qū)讀/寫服務(wù)。

移植工作主要在實(shí)現(xiàn)和調(diào)試物理層，只要物理層沒問題，那么后續(xù)工作就很簡(jiǎn)單了。 znFAT在物理層只留出一個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)接口，不關(guān)心實(shí)際是什么存儲(chǔ)設(shè)備，也不關(guān)心驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)的具體細(xì)節(jié)，它只認(rèn)識(shí)扇區(qū)地址與標(biāo)準(zhǔn)的 512 字節(jié)的扇區(qū)數(shù)據(jù)。

四、常見問題

1、znFAT的穩(wěn)定性、正確性等指標(biāo)是如何保證的？

znFAT 自發(fā)布之后基本沒有出現(xiàn)過問題。在實(shí)際工程項(xiàng)目中的應(yīng)用也有很多，經(jīng)歷了諸如大數(shù)據(jù)量、長(zhǎng)時(shí)間、頻率讀/寫等嚴(yán)峻的嘗試，最終表面它是沒有問題，且是穩(wěn)定的。

2、znFAT能否應(yīng)用于FlashROM或U盤，還是只能用于SD卡？

znFAT 對(duì)物理存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行了抽象，它根本不關(guān)心具體存儲(chǔ)設(shè)備是什么，只關(guān)心是否能夠通過連續(xù)的地址正確讀/寫它的扇區(qū)。

3、znFAT編譯之后，超出了的單片機(jī)的ROM和RAM容量怎么辦？

znFAT 本身占用的 RAM 資源最小可達(dá)到 900 字節(jié)，最多 1300 字節(jié)左右；ROM資源占用一般為 20~60KB。 影響他們的主要原因?yàn)椋簔nFAT 的不同工作模式；目標(biāo)芯片CPU與編譯器的差異。

4、znFAT是否支持長(zhǎng)文件名？

znFAT 對(duì)長(zhǎng)文件名的支持非常全面，使用者可以對(duì)長(zhǎng)文件名的最大長(zhǎng)度進(jìn)行配置，以面用于存儲(chǔ)長(zhǎng)文件名的緩沖區(qū)占用過多內(nèi)存。 另外，該文件系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了長(zhǎng)文件名功能的總開關(guān)，關(guān)閉之后將不再支持長(zhǎng)文件名功能。

5、znFAT是否允許進(jìn)行商業(yè)應(yīng)用？

znFAT是完全免費(fèi)、自由而且長(zhǎng)期有人維護(hù)與改進(jìn)的開源項(xiàng)目。但是對(duì)于商業(yè)應(yīng)用，znFAT與作者均不承擔(dān)任何后果與責(zé)任。

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