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主题:ARM Cortex-M3文件系统 源码分析

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等级:青蜂侠 帖子:1393 积分:14038 威望:0 精华:0 注册:2010-11-12 11:08:23
ARM Cortex-M3文件系统 源码分析  发帖心情 Post By:2010-11-18 9:03:08

一、概述
1、目的
在移植之前,先将源代码大概的阅读一遍,主要是了解文件系统的结构、各个函数的功能和接口、与移植
相关的代码等等。
2、准备工作
在官方网站下载了0.07c版本的源代码,利用记事本进行阅读。
二、源代码的结构
1、源代码组成
   源代码压缩包解压后,共两个文件夹,doc是说明,src里就是代码。src文件夹里共五个文件和一个文
件夹。文件夹是option,还有00readme.txt、diskio.c、diskio.h、ff.c、ff.h、integer.h。对比网上
的文章,版本已经不同了,已经没有所谓的tff.c和tff.h了,估计现在都采用条件编译解决这个问题了,
当然文件更少,可能编译选项可能越复杂。
2、00readme.txt的说明
  Low level disk I/O module is not included in this archive because the FatFs
  module is only a generic file system layer and not depend on any specific
  storage device. You have to provide a low level disk I/O module that written
  to control your storage device.主要是说不包含底层IO代码,这是个通用文件系统可以在各种介质
上使用。我们移植时针对具体存储设备提供底层代码。
  接下来做了版权声明-可以自由使用和传播。
  然后对版本的变迁做了说明。
3、源代码阅读次序
  先读integer.h,了解所用的数据类型,然后是ff.h,了解文件系统所用的数据结构和各种函数声明,然
后是diskio.h,了解与介质相关的数据结构和操作函数。再把ff.c和diskio.c两个文件所实现的函数大致
扫描一遍。最后根据用户应用层程序调用函数的次序仔细阅读相关代码。
三、源代码阅读
1、integer.h头文件
这个文件主要是类型声明。以下是部分代码。
typedef int    INT;
typedef unsigned int UINT;
typedef signed char  CHAR;/* These types must be 8-bit integer */
都是用typedef做类型定义。移植时可以修改这部分代码,特别是某些定义与你所在工程的类型定义有冲
突的时候。
2、ff.h头文件
以下是部分代码的分析
#include "integer.h" 使用integer.h的类型定义
#ifndef _FATFS
#define _FATFS 0x007C  版本号007c,0.07c
#define _WORD_ACCESS 0 //如果定义为1,则可以使用word访问。
中间有一些看着说明很容易弄清楚意思。这里就不例举了。
#define _CODE_PAGE 936
/* The _CODE_PAGE specifies the OEM code page to be used on the target system.
OEM code page什么意思不大明白。
/   936  - Simplified Chinese GBK (DBCS, OEM, Windows)跟据这个中国应该是936.
打开option文件夹看一下。打开cc936.c文件,里面有一个很大的数组static const WCHAR uni2oem[] 。
根据英文说明,这个数组用于unicode码和OEM码之间的相互转换。
接下来又有两个函数ff_convert()和ff_wtoupper()具体执行码型转换和将字符转换为大写。

百度一下:看OEM码什么意思。
unicode是一种双字节字符编码,无论中文还是英文,或者其他语言统一到2个字节。与现有的任何编码(
ASCII,GB等)都不兼容。WindowsNT(2000)的内核即使用该编码,所有数据进入内核前转换成UNICODE,退
出内核后在转换成版本相关的编码(通常称为OEM,在简体中文版下即为GB).(百度所得)
继续往下阅读。
#define _USE_LFN 1   //这个估计是长文件名支持了,以前的0.06版本好像是不支持。
#define _MAX_LFN 255 //最长支持255个双字节字符。
#define _FS_RPATH 0  //是否文件相对路径选项。
/* When _FS_RPATH is set to 1, relative path feature is enabled and f_chdir,
/  f_chdrive function are available.  //有些函数会受影响。
/  Note that output of the f_readdir fnction is affected by this option. */
#define _FS_REENTRANT 0  //如果要支持文件系统可重入,必须加入几个函数。
#define _TIMEOUT  1000 /* Timeout period in unit of time ticks of the OS */
#define _SYNC_t   HANDLE /* Type of sync object used on the OS. e.g. HANDLE,
OS_EVENT*, ID and etc.. */
/* To make the FatFs module re-entrant, set _FS_REENTRANT to 1 and add user
/  provided synchronization handlers, ff_req_grant, ff_rel_grant, ff_del_syncobj
/  and ff_cre_syncobj function to the project. */
#elif _CODE_PAGE == 936 /* Simplified Chinese GBK */
#define _DF1S 0x81
#define _DF1E 0xFE
#define _DS1S 0x40
#define _DS1E 0x7E
#define _DS2S 0x80
#define _DS2E 0xFE
接下来很大一部分都是与语言相关的因素,略过。
/* Character code support macros */ 三个宏判断是否大写、小写、数字。
#define IsUpper(c) (((c)>='A')&&((c)<='Z'))
#define IsLower(c) (((c)>='a')&&((c)<='z'))
#define IsDigit(c) (((c)>='0')&&((c)<='9'))
#if _DF1S     /* DBCS configuration */双字节编码相关的设定,暂时不理会它。
#if _MULTI_PARTITION         /* Multiple partition configuration */
//该变量定义为1时,支持一个磁盘的多个分区。
typedef struct _PARTITION {
       BYTE pd;     /* Physical drive# */
       BYTE pt;      /* Partition # (0-3) */
} PARTITION;
Extern  const  PARTITION Drives[];//如果支持分区,则声明变量Drivers   
#define LD2PD(drv) (Drives[drv].pd)      /* 获得磁盘对应的物理磁盘
#define LD2PT(drv) (Drives[drv].pt)       /*获得磁盘对应的分区
#else                                         /* Single partition configuration */
#define LD2PD(drv) (drv)  /* Physical drive# is equal to the logical drive# */
#define LD2PT(drv) 0        /* Always mounts the 1st partition */

#if _MAX_SS == 512  //一般扇区长度取512字节。
#define   SS(fs)     512U

#if _LFN_UNICODE && _USE_LFN
typedef WCHAR XCHAR;       /* Unicode */ XCHAR是文件名的码型所用。
#else
typedef char XCHAR;        /* SBCS, DBCS */
#endif

typedef struct _FATFS_ {
       BYTE    fs_type;         /* FAT sub type */
       BYTE    drive;             /*对应实际驱动号01--- */
       BYTE    csize;             /* 每个簇的扇区数目 */
先查一下簇的含义:应该是文件数据分配的基本单位。
       BYTE    n_fats;           /* 文件分配表的数目 */
FAT文件系统依次应该是:引导扇区、文件分配表两个、根目录区和数据区。
       BYTE    wflag;            /* win[] dirty flag (1:must be written back) */
//文件是否改动的标志,为1时要回写。
       WORD  id;                 /* File system mount ID 文件系统加载ID*/
       WORD  n_rootdir;      /* 根目录区目录项的数目 */
#if _FS_REENTRANT
       _SYNC_t     sobj;              /* 允许重入,则定义同步对象 */
#endif
#if _MAX_SS != 512
       WORD  s_size;           /* Sector size */
#endif
#if !_FS_READONLY  //文件为可写
       BYTE    fsi_flag;   /* fsinfo dirty flag (1:must be written back) */
//文件需要回写的标志
       DWORD      last_clust;      /* Last allocated cluster */
       DWORD      free_clust;      /* Number of free clusters */
       DWORD      fsi_sector;      /* fsinfo sector */
#endif
#if _FS_RPATH
       DWORD      cdir;              /* 使用相对路径,则要存储文件系统当前目录
#endif
       DWORD      sects_fat;       /*文件分配表占用的扇区
       DWORD      max_clust;     /* 最大簇数
       DWORD      fatbase;  /*文件分配表开始扇区
       DWORD      dirbase;  /*  如果是FAT32,根目录开始扇区需要首先得到。
       DWORD      database;       /* 数据区开始扇区
       DWORD      winsect;  /* Current sector appearing in the win[] */
//目前的扇区在win[]里面,这个win[]数组暂时还不知道含义。
       BYTE    win[_MAX_SS];/* Disk access window for Directory/FAT */
//这是一个win[512]数组,存储着一个扇区,好像作为扇区缓冲使用。
} FATFS;

typedef struct _DIR_ {
       FATFS* fs;/* Pointer to the owner file system object */指向相应文件系统对象。
       WORD  id;                 /* 文件系统加载ID*/
       WORD  index;     /* Current read/write index number */目前读写索引代码
       DWORD      sclust;     /* Table start cluster (0:Static table) */文件数据区开始簇
       DWORD      clust;             /* Current cluster */ 目前处理的簇
       DWORD      sect;              /* Current sector */ 目前簇里对应的扇区
       BYTE*  dir;  /* Pointer to the current SFN entry in the win[] */
       BYTE*  fn;                 /* Pointer to the SFN (in/out) {file[8],ext[3],status[1]} */
#if _USE_LFN
       WCHAR*     lfn;   /* Pointer to the LFN working buffer */ 指向长文件名缓冲。
       WORD  lfn_idx;   /* Last matched LFN index number (0xFFFF:No LFN) */
#endif
} DIR;

typedef struct _FIL_ {
       FATFS* fs;                  /* Pointer to the owner file system object */
       WORD  id;                 /* Owner file system mount ID */
       BYTE    flag;        /* File status flags */文件状态标志
       BYTE    csect;            /* Sector address in the cluster */扇区偏移
       DWORD      fptr;        /* File R/W pointer */ 读写指针
       DWORD      fsize;              /* File size */
       DWORD      org_clust;      /* File start cluster */文件开始簇
       DWORD      curr_clust;     /* Current cluster */当前簇
       DWORD      dsect;            /* Current data sector */文件当前扇区
#if !_FS_READONLY
       DWORD      dir_sect; /* Sector containing the directory entry */该文件目录项对应所在的扇区
       BYTE*  dir_ptr;   /* Ponter to the directory entry in the window */
#endif
#if !_FS_TINY
       BYTE    buf[_MAX_SS];/* File R/W buffer */文件读写缓冲
#endif
} FIL;

/* File status structure */

typedef struct _FILINFO_ {
       DWORD      fsize;              /* File size */
       WORD  fdate;             /* Last modified date */
       WORD  ftime;             /* Last modified time */
       BYTE    fattrib;    /* Attribute */
       char fname[13];     /* Short file name (8.3 format) */
#if _USE_LFN
       XCHAR*      lfname;          /* Pointer to the LFN buffer */
       int   lfsize;             /* Size of LFN buffer [chrs] */
#endif
} FILINFO; 这个结构主要描述文件的状态信息,包括文件名13个字符(8+.+3+\0)、属性、修改时间等。
接下来是函数的定义,先大概浏览一遍。
FRESULT f_mount (BYTE, FATFS*);    //加载文件系统,BYTE参数是ID,后一个是文件系统定义。
FRESULT f_open (FIL*, const XCHAR*, BYTE);//打开文件,第一个参数是文件信息结构,第二个参数是文件名,第三是文件打开模式
FRESULT f_read (FIL*, void*, UINT, UINT*);   //文件读取函数,参数1为文件对象(文件打开函数中得到),参数2为文件读取缓冲区,参数3为读取的字节数,参数4意义不清晰,等读到源代码就清楚了。
FRESULT f_write (FIL*, const void*, UINT, UINT*);//写文件,参数跟读差不多
FRESULT f_lseek (FIL*, DWORD); //移动文件的读写指针,参数2应该是移动的数目。
FRESULT f_close (FIL*);                /* Close an open file object */
FRESULT f_opendir (DIR*, const XCHAR*);      打开目录,返回目录对象
FRESULT f_readdir (DIR*, FILINFO*);              读取目录,获得文件信息
FRESULT f_stat (const XCHAR*, FILINFO*);                        /* Get file status */
FRESULT f_getfree (const XCHAR*, DWORD*, FATFS**);   /* Get number of free clusters on the drive */
FRESULT f_truncate (FIL*);                   /* Truncate file */
FRESULT f_sync (FIL*);   /* Flush cached data of a writing file */将缓冲区数据写回文件
FRESULT f_unlink (const XCHAR*);            删除目录中的一个文件
FRESULT     f_mkdir (const XCHAR*);        /* Create a new directory */
FRESULT f_chmod (const XCHAR*, BYTE, BYTE); /* Change attriburte of the file/dir */
FRESULT f_utime (const XCHAR*, const FILINFO*);      /* Change timestamp of the file/dir */
FRESULT f_rename (const XCHAR*, const XCHAR*);    /* Rename/Move a file or directory */
FRESULT f_forward (FIL*, UINT(*)(const BYTE*,UINT), UINT, UINT*); /* Forward data to the stream */ 这个函数还要提供一个回调函数。
FRESULT f_mkfs (BYTE, BYTE, WORD);          /* Create a file system on the drive */
FRESULT f_chdir (const XCHAR*);      /* Change current directory */改变当前目录
FRESULT f_chdrive (BYTE);           /* Change current drive */
应该说基本能明白这些函数用于干什么。

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