讓QSPI FLASH(W25Q64)支持Fatfs文件系統(tǒng)
今天是過年放假的第一天(一共16天年假)，但是說實話放不放假對我們做技術的人來說有放跟沒放其實區(qū)別不大，因為自驅力是我們維持自身實力和飯碗的根本，16天的假期可以做很多事情學不少東西了，唯一的區(qū)別是終于可以好好睡個覺了，然后睡醒接著干就完了！想著小熊派板子上帶了一個QSPI，有8MB的存儲空間，那可不能浪費了呀！之前寫的那些開源項目的圖片資源其實放在這上面的，如何實現(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))
- 寫一個QSPI FLASH MDK下載算法，直接將圖片數據放在主程序中
接下來進入正文：
小熊派上自帶了一個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動編寫的視頻教程以及代碼編寫例程，關于怎么實現(xiàn)的，這里就不多說了，如果想詳細了解原理，可以看看世偉兄以及小熊派之前寫的文章：
STM32Cube-18 | 使用QSPI讀寫SPI Flash（W25Q64）
單片機基礎 —— 使用QSPI讀寫SPI Flash（W25Q64）
今天我們主要來講解下Fatfs系統(tǒng)功能的配置，在進入正題之前，我已經按上面的教程將QSPI Flash正常驅動起來了，接下來進入主題，如下圖所示：
在中間件的地方選擇fatfs，然后再Mode處選擇User-defined，因為這個不是官方默認支持的，需要用戶自己去實現(xiàn)Fatfs關于底層的驅動接口。
1、功能參數配置
其中，關于功能參數的配置，主要是用到了才去配置，不用到的選項默認就行了，這部分請參考ST官網有關STM32cube Fatfs的應用開發(fā)文檔，如下所示：
2、幾個重要參數配置說明
CODE PAGE這個選項主要是提供編碼格式的支持，根據個人需求配置，這里配置為簡體中文：
USE_LFN這個選項主要是為了支持長文件名，并且當需要支持這個功能的時候需要提供緩存區(qū)存放，fatfs提供了BSS、STACK、HEAP三種方式。
根據個人需求選擇存放在STACK中，因為存放在BSS上，則是帶有靜態(tài)工作緩沖區(qū)的LFN，不能進行動態(tài)分配，而存放在HEP上，則需要重寫實現(xiàn)fatfs提供的ff_memalloc和ff_memfree函數，所以一般情況下就把它放在棧區(qū)即可。
MAX_SS這個選項配置為4096，為什么要配置為4096呢？請看W25Q64的手冊描述：
如上，W25Q64這款芯片的最小擦除單位是4KB，也就是4096字節(jié)，為了提高擦寫效率，一般情況下就直接寫4096。
其余的參數用到的時候再去做進一步的配置，均系統(tǒng)默認即可。
由于對長文件名做了支持，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，根據個人習慣隨便填了兩個參數，然后生成代碼工程。
3、Fatfs驅動QSPI接口實現(xiàn)
對于fatfs，ST官方多封裝了一層抽象接口給用戶進行填寫函數，這個文件是：user_diskio.c,主要提供了如下給用戶編寫的接口：
Diskio_drvTypeDef USER_Driver =
{
USER_initialize, //初始化驅動盤
USER_status, //獲取硬盤狀態(tài)函數
USER_read, //讀磁盤 #if _USE_WRITE USER_write, //寫磁盤 #endif /* _USE_WRITE == 1 */ #if _USE_IOCTL == 1 USER_ioctl, //I/O操作 #endif /* _USE_IOCTL == 1 */ };
以上這些函數直接操作的就是以下fatfs原生的接口：
接下來我們需要依次實現(xiàn)它們：
初始化磁盤實現(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 */
}
磁盤狀態(tài)函數實現(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 */
}
讀磁盤函數實現(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 */
}
寫磁盤函數實現(xiàn)：
SPI_FLASH的特性，需要先擦除后寫入。
/**
* @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 */
磁盤命令操作實現(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 break; case GET_SECTOR_SIZE :
*(WORD * )buff = 4096; // 定義一個扇區(qū)大小為4K break; case GET_BLOCK_SIZE :
*(DWORD * )buff = 65536; // 定義一個塊大小為64K break;
} return RES_OK ;
/* USER CODE END IOCTL */
} #endif /* _USE_IOCTL == 1 */
4、編寫測試QSPI FLASH fatfs的程序
測試案例如下：
int main(void)
{
/* USER CODE BEGIN 1 */
uint8_t res ;
uint32_t Total = 0; //讀取FLASH總容量
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卡總容量和剩余容量 printf("當前Fatfs總容量:%dKB==>%dMB 剩余容量:%dKB==>%dMB\n", Total, Total / 1024, Free, Free / 1024);
/*----------------------- 文件系統(tǒng)測試：寫測試 -----------------------------*/ printf("\r\n****** 即將進行文件寫入測試... ******\r\n");
res = f_open(&USERFile, "0:BearPi.txt", FA_OPEN_ALWAYS | FA_WRITE); if(res == FR_OK)
{ printf("打開/創(chuàng)建BearPi.txt文件成功，向文件寫入數據。\r\n");
res = f_write(&USERFile, write_buf, strlen((const char *)write_buf), &count); if(res != FR_OK)
{ printf("f_write 發(fā)生錯誤，err = %d\r\n", res); printf("關閉打開的BearPi.txt文件\r\n");
count = 0;
f_close(&USERFile);
} else { printf("文件寫入成功，寫入字節(jié)數據：%d\n", count); printf("向文件寫入的數據為：\r\n%s\r\n", write_buf); printf("關閉打開的BearPi.txt文件\r\n");
count = 0;
f_close(&USERFile);
}
} else printf("打開/創(chuàng)建BearPi.txt文件失敗，err = %d\r\n", res);
/*------------------- 文件系統(tǒng)測試：讀測試 ------------------------------------*/ printf("****** 即將進行文件讀取測試... ******\r\n");
res = f_open(&USERFile, "0:BearPi.txt", FA_OPEN_EXISTING | FA_READ); if(res == FR_OK)
{ printf("打開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)生錯誤，err = %d\r\n", res); printf("關閉打開的BearPi.txt文件\r\n");
f_close(&USERFile);
} else { printf("文件讀取成功，讀取字節(jié)數據：%d\n", count); printf("向文件讀取的數據為：\r\n%s\r\n", read_buf); printf("關閉打開的BearPi.txt文件\r\n");
f_close(&USERFile);
}
} else printf("打開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)測試結束\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 */
}
運行結果：
獲取完整demo：
碼云倉庫：https://gitee.com/morixinguan/bear-pi/tree/master/19.QSPI_Fatfs
獲取方法：
git clone https://gitee.com/morixinguan/bear-pi.git
即可獲取本次實驗工程全部代碼。
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