讓QSPI FLASH(W25Q64)支持Fatfs文件系統(tǒng)
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今天是過(guò)年放假的第一天(一共16天年假)，但是說(shuō)實(shí)話(huà)放不放假對(duì)我們做技術(shù)的人來(lái)說(shuō)有放跟沒(méi)放其實(shí)區(qū)別不大，因?yàn)樽则?qū)力是我們維持自身實(shí)力和飯碗的根本，16天的假期可以做很多事情學(xué)不少東西了，唯一的區(qū)別是終于可以好好睡個(gè)覺(jué)了，然后睡醒接著干就完了！想著小熊派板子上帶了一個(gè)QSPI，有8MB的存儲(chǔ)空間，那可不能浪費(fèi)了呀！之前寫(xiě)的那些開(kāi)源項(xiàng)目的圖片資源其實(shí)放在這上面的，如何實(shí)現(xiàn)呢？方法如下：
- 使用SD卡將文件拷貝到QSPI FLASH(采用fatfs文件系統(tǒng))
- 寫(xiě)一個(gè)QSPI FLASH MDK下載算法，直接將圖片數(shù)據(jù)放在主程序中
接下來(lái)進(jìn)入正文：
小熊派上自帶了一個(gè)QSPI接口的8M大小的SPI_FLASH，如下圖所示：
小熊派官方也提供了驅(qū)動(dòng)編寫(xiě)的視頻教程以及代碼編寫(xiě)例程，關(guān)于怎么實(shí)現(xiàn)的，這里就不多說(shuō)了，如果想詳細(xì)了解原理，可以看看世偉兄以及小熊派之前寫(xiě)的文章：
STM32Cube-18 | 使用QSPI讀寫(xiě)SPI Flash（W25Q64）
單片機(jī)基礎(chǔ) —— 使用QSPI讀寫(xiě)SPI Flash（W25Q64）
今天我們主要來(lái)講解下Fatfs系統(tǒng)功能的配置，在進(jìn)入正題之前，我已經(jīng)按上面的教程將QSPI Flash正常驅(qū)動(dòng)起來(lái)了，接下來(lái)進(jìn)入主題，如下圖所示：
在中間件的地方選擇fatfs，然后再Mode處選擇User-defined，因?yàn)?/span>這個(gè)不是官方默認(rèn)支持的，需要用戶(hù)自己去實(shí)現(xiàn)Fatfs關(guān)于底層的驅(qū)動(dòng)接口。
1、功能參數(shù)配置
其中，關(guān)于功能參數(shù)的配置，主要是用到了才去配置，不用到的選項(xiàng)默認(rèn)就行了，這部分請(qǐng)參考ST官網(wǎng)有關(guān)STM32cube Fatfs的應(yīng)用開(kāi)發(fā)文檔，如下所示：
2、幾個(gè)重要參數(shù)配置說(shuō)明
CODE PAGE這個(gè)選項(xiàng)主要是提供編碼格式的支持，根據(jù)個(gè)人需求配置，這里配置為簡(jiǎn)體中文：
USE_LFN這個(gè)選項(xiàng)主要是為了支持長(zhǎng)文件名，并且當(dāng)需要支持這個(gè)功能的時(shí)候需要提供緩存區(qū)存放，fatfs提供了BSS、STACK、HEAP三種方式。
根據(jù)個(gè)人需求選擇存放在STACK中，因?yàn)榇娣旁贐SS上，則是帶有靜態(tài)工作緩沖區(qū)的LFN，不能進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配，而存放在HEP上，則需要重寫(xiě)實(shí)現(xiàn)fatfs提供的ff_memalloc和ff_memfree函數(shù)，所以一般情況下就把它放在棧區(qū)即可。
MAX_SS這個(gè)選項(xiàng)配置為4096，為什么要配置為4096呢？請(qǐng)看W25Q64的手冊(cè)描述：
如上，W25Q64這款芯片的最小擦除單位是4KB，也就是4096字節(jié)，為了提高擦寫(xiě)效率，一般情況下就直接寫(xiě)4096。
其余的參數(shù)用到的時(shí)候再去做進(jìn)一步的配置，均系統(tǒng)默認(rèn)即可。
由于對(duì)長(zhǎng)文件名做了支持，緩存區(qū)是在棧區(qū)的，所以把堆棧加大一些，自己喜歡就好，只要不溢出就行，根據(jù)個(gè)人習(xí)慣隨便填了兩個(gè)參數(shù)，然后生成代碼工程。
3、Fatfs驅(qū)動(dòng)QSPI接口實(shí)現(xiàn)
對(duì)于fatfs，ST官方多封裝了一層抽象接口給用戶(hù)進(jìn)行填寫(xiě)函數(shù)，這個(gè)文件是：user_diskio.c,主要提供了如下給用戶(hù)編寫(xiě)的接口：
Diskio_drvTypeDef USER_Driver =
{
USER_initialize, //初始化驅(qū)動(dòng)盤(pán)
USER_status, //獲取硬盤(pán)狀態(tài)函數(shù)
USER_read, //讀磁盤(pán) #if _USE_WRITE USER_write, //寫(xiě)磁盤(pán) #endif /* _USE_WRITE == 1 */ #if _USE_IOCTL == 1 USER_ioctl, //I/O操作 #endif /* _USE_IOCTL == 1 */ };
以上這些函數(shù)直接操作的就是以下fatfs原生的接口：
接下來(lái)我們需要依次實(shí)現(xiàn)它們：
初始化磁盤(pán)實(shí)現(xiàn)：
DSTATUS USER_initialize (
BYTE pdrv /* Physical drive nmuber to identify the drive */
)
{
/* USER CODE BEGIN INIT */
uint32_t id ;
id = hal_spi_flash_get_id(); if(0xEF4017 == id)
{ printf("讀取ID:0x%x\n",id); return RES_OK;
} else return RES_ERROR ;
/* USER CODE END INIT */
}
磁盤(pán)狀態(tài)函數(shù)實(shí)現(xiàn)(可以留空):
/**
* @brief Gets Disk Status
* @param pdrv: Physical drive number (0..)
* @retval DSTATUS: Operation status
*/
DSTATUS USER_status (
BYTE pdrv /* Physical drive number to identify the drive */
)
{
/* USER CODE BEGIN STATUS */ return RES_OK;
/* USER CODE END STATUS */
}
讀磁盤(pán)函數(shù)實(shí)現(xiàn):
/**
* @brief Reads Sector(s)
* @param pdrv: Physical drive number (0..)
* @param *buff: Data buffer to store read data
* @param sector: Sector address (LBA)
* @param count: Number of sectors to read (1..128)
* @retval DRESULT: Operation result
*/
DRESULT USER_read (
BYTE pdrv, /* Physical drive nmuber to identify the drive */
BYTE *buff, /* Data buffer to store read data */
DWORD sector, /* Sector address in LBA */
UINT count /* Number of sectors to read */
)
{
/* USER CODE BEGIN READ */
// 以4K字節(jié)為單位
hal_spi_flash_read(buff, count << 12, sector << 12); return RES_OK;
/* USER CODE END READ */
}
寫(xiě)磁盤(pán)函數(shù)實(shí)現(xiàn)：
SPI_FLASH的特性，需要先擦除后寫(xiě)入。
/**
* @brief Writes Sector(s)
* @param pdrv: Physical drive number (0..)
* @param *buff: Data to be written
* @param sector: Sector address (LBA)
* @param count: Number of sectors to write (1..128)
* @retval DRESULT: Operation result
*/ #if _USE_WRITE == 1 DRESULT USER_write (
BYTE pdrv, /* Physical drive nmuber to identify the drive */
const BYTE *buff, /* Data to be written */
DWORD sector, /* Sector address in LBA */
UINT count /* Number of sectors to write */
)
{
/* USER CODE BEGIN WRITE */
/* USER CODE HERE */
uint32_t write_addr;
write_addr = sector << 12; // 以4K字節(jié)為單位 hal_spi_flash_erase_write((uint8_t *)buff, count << 12, write_addr); return RES_OK;
/* USER CODE END WRITE */
} #endif /* _USE_WRITE == 1 */
磁盤(pán)命令操作實(shí)現(xiàn)：
/**
* @brief I/O control operation
* @param pdrv: Physical drive number (0..)
* @param cmd: Control code
* @param *buff: Buffer to send/receive control data
* @retval DRESULT: Operation result
*/ #if _USE_IOCTL == 1 DRESULT USER_ioctl (
BYTE pdrv, /* Physical drive nmuber (0..) */
BYTE cmd, /* Control code */
void *buff /* Buffer to send/receive control data */
)
{
/* USER CODE BEGIN IOCTL */
switch (cmd)
{ case GET_SECTOR_COUNT:
*(DWORD * )buff = 2048; // 總的扇區(qū)數(shù) break; case GET_SECTOR_SIZE :
*(WORD * )buff = 4096; // 定義一個(gè)扇區(qū)大小為4K break; case GET_BLOCK_SIZE :
*(DWORD * )buff = 65536; // 定義一個(gè)塊大小為64K break;
} return RES_OK ;
/* USER CODE END IOCTL */
} #endif /* _USE_IOCTL == 1 */
4、編寫(xiě)測(cè)試QSPI FLASH fatfs的程序
測(cè)試案例如下：
int main(void)
{
/* USER CODE BEGIN 1 */
uint8_t res ;
uint32_t Total = 0; //讀取FLASH總?cè)萘?
uint32_t Free = 0; //讀取FLASH剩余容量
/* USER CODE END 1 */
/* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
HAL_Init();
/* USER CODE BEGIN Init */
/* USER CODE END Init */
/* Configure the system clock */
SystemClock_Config();
/* USER CODE BEGIN SysInit */
/* USER CODE END SysInit */
/* Initialize all configured peripherals */
MX_GPIO_Init();
MX_I2C1_Init();
MX_USART1_UART_Init();
MX_QUADSPI_Init();
MX_FATFS_Init();
/* USER CODE BEGIN 2 */
Mount_Fatfs();
f_GetTotal_Free((uint8_t*)"0:", &Total, &Free); //獲取SD卡總?cè)萘亢褪Ｓ嗳萘?printf("當(dāng)前Fatfs總?cè)萘?%dKB==>%dMB 剩余容量:%dKB==>%dMB\n", Total, Total / 1024, Free, Free / 1024);
/*----------------------- 文件系統(tǒng)測(cè)試：寫(xiě)測(cè)試 -----------------------------*/ printf("\r\n****** 即將進(jìn)行文件寫(xiě)入測(cè)試... ******\r\n");
res = f_open(&USERFile, "0:BearPi.txt", FA_OPEN_ALWAYS | FA_WRITE); if(res == FR_OK)
{ printf("打開(kāi)/創(chuàng)建BearPi.txt文件成功，向文件寫(xiě)入數(shù)據(jù)。\r\n");
res = f_write(&USERFile, write_buf, strlen((const char *)write_buf), &count); if(res != FR_OK)
{ printf("f_write 發(fā)生錯(cuò)誤，err = %d\r\n", res); printf("關(guān)閉打開(kāi)的BearPi.txt文件\r\n");
count = 0;
f_close(&USERFile);
} else { printf("文件寫(xiě)入成功，寫(xiě)入字節(jié)數(shù)據(jù)：%d\n", count); printf("向文件寫(xiě)入的數(shù)據(jù)為：\r\n%s\r\n", write_buf); printf("關(guān)閉打開(kāi)的BearPi.txt文件\r\n");
count = 0;
f_close(&USERFile);
}
} else printf("打開(kāi)/創(chuàng)建BearPi.txt文件失敗，err = %d\r\n", res);
/*------------------- 文件系統(tǒng)測(cè)試：讀測(cè)試 ------------------------------------*/ printf("****** 即將進(jìn)行文件讀取測(cè)試... ******\r\n");
res = f_open(&USERFile, "0:BearPi.txt", FA_OPEN_EXISTING | FA_READ); if(res == FR_OK)
{ printf("打開(kāi)BearPi.txt文件成功\r\n");
res = f_read(&USERFile, read_buf, sizeof(read_buf), &count); if(res != FR_OK)
{ printf("f_read 發(fā)生錯(cuò)誤，err = %d\r\n", res); printf("關(guān)閉打開(kāi)的BearPi.txt文件\r\n");
f_close(&USERFile);
} else { printf("文件讀取成功，讀取字節(jié)數(shù)據(jù)：%d\n", count); printf("向文件讀取的數(shù)據(jù)為：\r\n%s\r\n", read_buf); printf("關(guān)閉打開(kāi)的BearPi.txt文件\r\n");
f_close(&USERFile);
}
} else printf("打開(kāi)BearPi.txt文件失敗，err = %d\r\n", res);
/*------------------- 不再使用文件系統(tǒng)，取消掛載文件系統(tǒng) ------------------------------------*/ printf("不再使用文件系統(tǒng)，取消掛載文件系統(tǒng)\r\n");
res = f_mount(NULL, "0:", 1); if(res == FR_OK) printf("取消掛載文件系統(tǒng)成功\r\n"); else printf("取消掛載文件系統(tǒng)失敗，err = %d\r\n", res); printf("文件系統(tǒng)測(cè)試結(jié)束\r\n");
/* USER CODE END 2 */
/* Infinite loop */
/* USER CODE BEGIN WHILE */ while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
}
/* USER CODE END 3 */
}
運(yùn)行結(jié)果：
獲取完整demo：
碼云倉(cāng)庫(kù)：https://gitee.com/morixinguan/bear-pi/tree/master/19.QSPI_Fatfs
獲取方法：
git clone https://gitee.com/morixinguan/bear-pi.git
即可獲取本次實(shí)驗(yàn)工程全部代碼。
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