STM32Cube-20（补充） | 在SD卡上移植FATFS文件系统
STM32Cube-20（补充） | 在SD卡上移植FATFS文件系统
1. 准备工作
硬件准备
- 开发板 首先需要准备一个开发板，这里我准备的是STM32L4的开发板（BearPi）：
- Micro SD卡 小熊派开发板板载 Micro SD 卡槽，需要提前自行准备一张 Micro SD卡，如图：
软件准备
- 需要安装好Keil - MDK及芯片对应的包，以便编译和下载生成的代码；
- 准备一个串口调试助手，这里我使用的是
Serial Port Utility；
Keil MDK和串口助手Serial Port Utility 的安装包都可以在文末关注公众号获取，回复关键字获取相应的安装包：
2.创建CubeMX工程
选择芯片型号
打开STM32CubeMX，打开MCU选择器：
搜索并选中芯片STM32L431RCT6:
配置时钟源
- 如果选择使用外部高速时钟（HSE），则需要在System Core中配置RCC；
- 如果使用默认内部时钟（HSI），这一步可以略过；
这里我都使用外部时钟：
配置串口
小熊派开发板板载ST-Link并且虚拟了一个串口，原理图如下：
这里我将开关拨到AT-MCU模式，使PC的串口与USART1之间连接。
接下来开始配置USART1：
配置 SDMMC 接口
知识小卡片 —— SDMMC接口
SDMMC接口的全称叫SD/SDIO MMC card host interface，SD/SDIO MMC 卡 主机接口，通俗的来说，就是这个接口支持SD卡，支持SDIO设备，支持MMC卡。
知识小卡片结束啦~
首先查看小熊派开发板的原理图：
然后根据原理图配置 SDMMC 接口：
配置FATFS文件系统
使用STM32CubeMX配置FATFS文件系统非常方便，只需要在软件中开启即可，软件会自动帮我们移植好。
这里需要修改两个配置：
- 开启文件名支持简体中文；
- 开启长文件名支持，并将长文件名动态缓存在栈中（普通文件名最多8个字节，开启长文件名支持后可达255个字节）
配置时钟树
STM32L4的最高主频到80M，所以配置PLL，最后使HCLK = 80Mhz即可：
生成工程设置
因为之前开启FATFS选择了长文件名动态缓存在栈中，所以我们要将栈空间修改大一点：
代码生成设置
最后设置生成独立的初始化文件：
生成代码
点击GENERATE CODE即可生成MDK-V5工程：
3. 在MDK中编写、编译、下载用户代码
重定向printf( )函数
参考：【STM32Cube_09】重定向printf函数到串口输出的多种方法。
SD卡分区并格式化为FAT文件系统
正常SD卡不需要该步骤！
如果已经使用SD卡进行了裸机读写SD卡的实验，那么需要注意：该实验中读写的是0扇区，实验之后已经破坏了SD卡的分区表和FAT文件系统信息！
重新建立SD卡的分区表和FAT文件系统有两种方法：
- 使用FATFS提供的API
- 在PC上直接格式化
- 在PC上使用
DiskGenius软件重新分区和格式化
这里我使用第二种方法，比较简单方便，如果对FATFS提供的API感兴趣，请前去FATFS官网查看：
首先使用读卡器将SD卡插到电脑上，会显示如下：
然后直接右键选择格式化：
如果第二种方法没用的话，可以使用第三种方法，来打开 DiskGenius 软件查看SD卡：
重新建立分区表并格式化：
之后可以看到SD卡恢复正常，可以进行FATFS实验啦：
使用FATFS挂载SD卡
注意：在挂载之前必须要保证SD卡正常拥有FAT文件系统。
挂载文件系统使用f_mount API，该API将文件系统对象注册/注销到FatFs模块，API原型如下：
FRESULT f_mount (
FATFS* fs, /* [IN] Filesystem object */
const TCHAR* path, /* [IN] Logical drive number */
BYTE opt /* [IN] Initialization option */
);
在main.c文件中添加如下代码，先定义FATFS所使用的一些全局变量：
/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PV */
FATFS fs; /* FATFS 文件系统对象 */
FRESULT fr; /* FATFS API 返回值 */
/* USER CODE END PV */
然后在 main 函数中,while(1)之前添加如下代码：
/* USER CODE BEGIN 2 */
printf("FATFS test...\r\n");
/* 挂载SD卡 */
fr = f_mount(&fs, "", 0);
if(fr == FR_OK)
{
printf("SD card mount ok!\r\n");
}
else
{
printf("SD card mount error, error code:%d.\r\n",fr);
}
/* USER CODE END 2 */
编译下载，运行结果如下：
创建文件并向文件中写入内容
要想操作文件，需要先创建文件对象：
/* USER CODE BEGIN PV */
FATFS fs; /* FATFS 文件系统对象 */
FRESULT fr; /* FATFS API 返回值 */
FIL fd; /* FATFS 文件对象 */
/* USER CODE END 2 */
在main函数中的开始定义要写入文件的内容：
/* USER CODE BEGIN 1 */
//要操作的文件名
char filename[] = "test.txt";
//文件写入内容
uint8_t write_dat[] = "Hello,FATFS!\n";
//用于接收API返回写入成功的字节数
uint16_t write_num = 0;
/* USER CODE END 1 */
然后在挂载操作成功之后进行打开->写入->关闭一个完整的操作：
/* 打开文件（若文件不存在则创建） */
fr = f_open(&fd, filename, FA_CREATE_ALWAYS | FA_WRITE);
if(fr == FR_OK)
{
printf("open file \"%s\" ok! \r\n", filename);
}
else
{
printf("open file \"%s\" error : %d\r\n", filename, fr);
}
/* 向打开的文件中写入内容 */
fr = f_write(&fd, write_dat, sizeof(write_dat), (void *)&write_num);
if(fr == FR_OK)
{
printf("write %d dat to file \"%s\" ok,dat is \"%s\".\r\n", write_num, filename, write_dat);
}
else
{
printf("write dat to file \"%s\" error,error code is:%d\r\n", filename, fr);
}
/* 操作完成，关闭文件 */
fr = f_close(&fd);
if(fr == FR_OK)
{
printf("close file \"%s\" ok!\r\n", filename);
}
else
{
printf("close file \"%s\" error, error code is:%d.\r\n", filename, fr);
}
实验结果如下：
再将SD卡插到电脑，可以看到文件及其内容：
读取SD卡中的文件内容
同样的，先在main函数开始开辟一块缓冲区，用于存放读取的数据：
/* USER CODE BEGIN 1 */
//要操作的文件名
char filename[] = "test.txt";
//文件写入内容
uint8_t write_dat[] = "Hello,FATFS!";
//用于接收API返回写入成功的字节数
uint16_t write_num = 0;
//用于存放从文件中读取出的内容
uint8_t read_dat[20];
//用于接收API返回成功读取的字节数
uint16_t read_num = 0;
/* USER CODE END 1 */
然后进行打开->读取->关闭一个完整的操作：
/* 打开文件用于读取 */
fr = f_open(&fd, filename, FA_READ);
if(fr == FR_OK)
{
printf("open file \"%s\" ok! \r\n", filename);
}
else
{
printf("open file \"%s\" error : %d\r\n", filename, fr);
}
/* 从打开的文件中读取内容 */
fr = f_read(&fd, read_dat, sizeof(read_dat), (void *)&read_num);
if(fr == FR_OK)
{
printf("read %d dat to file \"%s\" ok,dat is \"%s\".\r\n", read_num, filename, read_dat);
}
else
{
printf("read dat to file \"%s\" error,error code is:%d\r\n", filename, fr);
}
/* 操作完成，关闭文件 */
fr = f_close(&fd);
if(fr == FR_OK)
{
printf("close file \"%s\" ok!\r\n", filename);
}
else
{
printf("close file \"%s\" error, error code is:%d.\r\n", filename, fr);
}
实验现象如下：
FATFS API 错误码的使用
不知道大家有没有注意到，在本文中所有使用FATFS API的时候，都是如下的格式：
- 使用
FRESULT类型的变量fr接收API返回值 - API执行之后进行判断，错误的话输出错误码
那么，API 所返回的错误码，有什么用呢？下面用一个实例来给大家演示一下~
假如本文中的实验现象如下：
可以看到，FATFS创建文件时，返回的错误码是13，那么如何定位该问题呢？13代表什么？
打开FATFS的ff.h文件即可看到所有错误码所表示的含义：
这样问题就定位到了，我们使用的SD卡是之前用于裸机实验的卡，SD卡分区被破坏，SD卡文件系统被破坏，所以FATFS创建文件时才会提示FR_NO_FILESYSTEM问题。
至此，我们已经学会如何在SD卡上移植FATFS文件系统。