3.1、CUBEMX使用FATFS读写SPI

所需工具

CUBEMX5.6
STM32F103ZET6开发板（正点原子战舰）
LINK及其他线束

1、CUBEMX设置

设置RCC
切记选择第三个，否则串口无法使用。
设置串口
设置SPI_FLASH
设置FATFS
CODE_PAGE指的是编码格式，可以使用中文编码，只是占用空间会比较大
USE_LFN提供了四个选项，BSS，STACK，HEAP，或者禁用。
该选项主要是控制是否使用中长文件名，如果不是用的话可以禁用掉。
选用BSS的话则将缓冲放入BSS段内的静态缓冲区，大小在编译时间已经固定，不能扩容。
STACK和HEAP就不说了，一般选择STACK.

缓冲区内大小为（FF_MAX_LFN + 1）* 2字节，另外在启用exFAT时额外占用（FF_MAX_LFN + 44）/15 * 32个字节数。参考：FatFs Module Application Note

短文件名一般是8.3格式，即文件名最大8个字符，后缀名最多3个字符。 SFN允许的字符是ASCII字母数字，一些ASCII标记（ $％’-_ @〜`！（）{} ^＃＆）和非ASCII字符（\ x80-\ xFF）。

MAX_SS是最大扇区大小，W25Q128的扇区大小是4KB，所以选择了4096，这里引用别人博客的一段话

为什么最大扇区大小是4096Byte?一般别人都是512Byte？其实这个是根据你自己使用的存储芯片和驱动相关的。因为我使用的W25Q256这款芯片是最小擦除单位是4096。不使用512byte是因为效率大大降低但是优点是空间利用率会大大提高。比如你文件系统最大分区是512，但是芯片最小擦除单位是4096，那么你在驱动就要实现先用缓存区把整个扇区4096byte全部读出来，然后判读其中写入512byte中有没有擦除过（即全0xFF），没有的话先擦除，在把数据写入缓存区最后写入芯片。所以步骤繁琐效率低，但是优点就是存储空间的利用率会大大提高，避免太多浪费。我很懒，所以选择使用4096。参考： STM32CbueMX之Fatfs移植到SPI_Flash

2、移植修改文件

添加W25Q128驱动文件，详情在这
修改user_diskio.c文件，修改完如下所示

/* USER CODE BEGIN Header */
/********************************************************************************* @file    user_diskio.c* @brief   This file includes a diskio driver skeleton to be completed by the user.******************************************************************************* @attention** <h2><center>&copy; Copyright (c) 2020 STMicroelectronics.* All rights reserved.</center></h2>** This software component is licensed by ST under Ultimate Liberty license* SLA0044, the "License"; You may not use this file except in compliance with* the License. You may obtain a copy of the License at:*                             www.st.com/SLA0044********************************************************************************//* USER CODE END Header */#ifdef USE_OBSOLETE_USER_CODE_SECTION_0
/* * Warning: the user section 0 is no more in use (starting from CubeMx version 4.16.0)* To be suppressed in the future. * Kept to ensure backward compatibility with previous CubeMx versions when * migrating projects. * User code previously added there should be copied in the new user sections before * the section contents can be deleted.*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
/* USER CODE END 0 */
#endif/* USER CODE BEGIN DECL *//* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include <string.h>
#include "ff_gen_drv.h"
#include "w25qxx.h" /* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* Private define ------------------------------------------------------------*//* Private variables ---------------------------------------------------------*/
/* Disk status */
static volatile DSTATUS Stat = STA_NOINIT;
#define FLASH_SECTOR_SIZE   (4096/FLASH_BLOCK_SIZE)
#define  FLASH_SECTOR_COUNT    ((12*1024*1024)/FLASH_SECTOR_SIZE)//12的单位是MB
#define FLASH_BLOCK_SIZE        (8)
/*
FLASH_SECTOR_SIZE    设置为512或者4096都可以使用，但是在512的时候，文件系统认为FLASH中的扇区大小是512字节，在使用的时候，效率远没有4096高
FLASH_SECTOR_COUNT    挂载的总容量，根据自己需求
FLASH_BLOCK_SIZE      每次擦除的块的个数，原子哥写的是8，因为FLASH的最小擦除单位为扇区（4KB），原子哥的FLASH_SECTOR_SIZE 为512，\
所以是512*8，我们用1即可。
*/
/* USER CODE END DECL *//* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
DSTATUS USER_initialize (BYTE pdrv);
DSTATUS USER_status (BYTE pdrv);
DRESULT USER_read (BYTE pdrv, BYTE *buff, DWORD sector, UINT count);
#if _USE_WRITE == 1DRESULT USER_write (BYTE pdrv, const BYTE *buff, DWORD sector, UINT count);
#endif /* _USE_WRITE == 1 */
#if _USE_IOCTL == 1DRESULT USER_ioctl (BYTE pdrv, BYTE cmd, void *buff);
#endif /* _USE_IOCTL == 1 */Diskio_drvTypeDef  USER_Driver =
{USER_initialize,USER_status,USER_read,
#if  _USE_WRITEUSER_write,
#endif  /* _USE_WRITE == 1 */
#if  _USE_IOCTL == 1USER_ioctl,
#endif /* _USE_IOCTL == 1 */
};
/* Private functions ---------------------------------------------------------*//*** @brief  Initializes a Drive* @param  pdrv: Physical drive number (0..)* @retval DSTATUS: Operation status*/
DSTATUS USER_initialize (BYTE pdrv           /* Physical drive nmuber to identify the drive */
)
{/* USER CODE BEGIN INIT */Stat = STA_NOINIT;if(W25Q128 == BSP_W25QXX_ReadID()){/* 设备ID读取结果正确 */Stat &= ~STA_NOINIT;}else{/* 设备ID读取结果错误 */Stat = STA_NOINIT;;}BSP_W25QXX_Init();return Stat;/* USER CODE END INIT */
}/*** @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 */if(pdrv != 0)Stat = STA_NOINIT;elseStat &= ~STA_NOINIT;return Stat;/* USER CODE END STATUS */
}/*** @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 */DRESULT res = RES_ERROR;if(!count)return RES_PARERR; //count不能等于0，否则返回参数错误for(; count > 0; count--){BSP_W25QXX_Read(buff, sector * FLASH_SECTOR_SIZE, FLASH_SECTOR_SIZE);sector++;buff += FLASH_SECTOR_SIZE;res = RES_OK;}//处理返回值，将SPI_SD_driver.c的返回值转成ff.c的返回值return res;/* USER CODE END READ */
}/*** @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 */DRESULT res = RES_ERROR;if(!count)return res; //count不能等于0，否则返回参数错误for(; count > 0; count--){BSP_W25QXX_Write((uint8_t*)buff, sector * FLASH_SECTOR_SIZE, FLASH_SECTOR_SIZE);sector++;buff += FLASH_SECTOR_SIZE;res = RES_OK;}//处理返回值，将SPI_SD_driver.c的返回值转成ff.c的返回值return res;/* USER CODE HERE *//* USER CODE END WRITE */
}
#endif /* _USE_WRITE == 1 *//*** @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 */DRESULT res = RES_ERROR;switch(cmd){case CTRL_SYNC:res = RES_OK;break;case GET_SECTOR_SIZE:*(WORD*)buff = FLASH_SECTOR_SIZE;res = RES_OK;break;case GET_BLOCK_SIZE:*(WORD*)buff = FLASH_BLOCK_SIZE;res = RES_OK;break;case GET_SECTOR_COUNT:*(DWORD*)buff = FLASH_SECTOR_COUNT;res = RES_OK;break;default:res = RES_PARERR;break;}   return res;/* USER CODE END IOCTL */
}
#endif /* _USE_IOCTL == 1 *//************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE****/

FATFS的最小操作单位为簇，在使用flash的时候，可以简单的理解为簇就是扇区，下方的三个宏其实就是FATFS对与总容量和最小操作单位的读取操作。

命令	返回值	描述
GET_BLOCK_SIZE	FLASH_BLOCK_SIZE	返回以扇区为单位的存储阵列的擦除块大小赋给 Buffer 指向的 DWORD 变量。当擦除块大小未知或是磁盘设备时，返回 1 。只在 f_mkfs 函数中，使用了该命令。告诉上层每次擦除的时候最小的操作单位是多少，由于FLASH的最小擦除单位为4096，所以 F L A S H B L O C K S I Z E = 4096 F L A S H S E C T O R S I Z E FLASH_~BLOCK_~SIZE = \dfrac{4096}{FLASH_~SECTOR_~SIZE} FLASH BLOCK SIZE=FLASH SECTOR SIZE4096
GET_SECTOR_SIZE	FLASH_SECTOR_SIZE	只有当FF_MAX_SS > FF_MIN_SS时才需要这个命令。通俗点来说，告诉FATFS系统每个扇区有多少大容量
GET_SECTOR_COUNT	FLASH_SECTOR_COUNT	挂载的总容量大小 ,这里划分了W25Q128的前12MB空间, F L A S H S E C T O R C O U N T = x ∗ 1024 ∗ 1024 F L A S H S E C T O R S I Z E FLASH_~SECTOR_~COUNT = \dfrac{x* 1024*1024}{FLASH_~SECTOR_~SIZE} FLASH SECTOR COUNT=FLASH SECTOR SIZEx∗1024∗1024

在main.c文件添加如下内容

#include <stdio.h>
#include <string.h>
FATFS spi_fs;
FIL fil;
unsigned int count = 0;
unsigned char work[4096] = {0};
unsigned char read_buf[50] = {0};
unsigned char write_buf[50] = "hello sudaroot\r\n";
void test()
{FRESULT retSD;printf("\r\n ****** FatFs Example ******\r\n\r\n");/*##-1- Register the file system object to the FatFs module ##############*/retSD = f_mount(&spi_fs, "0:", 1);if(retSD != FR_OK){if(retSD == FR_NO_FILESYSTEM){printf("f_mount 没有文件系统,开始格式化spi-flash\r\n");retSD = f_mkfs("0:", 0, 0);if(retSD != FR_OK){printf("f_mkfs 格式化失败，err = %d\r\n", retSD);while(1);}else{printf("格式化成功，开始重新挂载spi-flash\r\n");retSD = f_mount(&spi_fs, "0:", 1);if(retSD != FR_OK){printf("f_mount 发生错误，err = %d\r\n", retSD);}else printf("spi-flash文件系统挂载成功\r\n");}}else{printf("f_mount 发生其他错误，err = %d\r\n", retSD);while(1);}}else printf("spi-flash文件系统挂载成功\r\n");/*----------------------- 文件系统测试：写测试 -----------------------------*/printf("\r\n****** 即将进行文件写入测试... ******\r\n");retSD = f_open(&fil, "0:sudaroot.txt", FA_OPEN_ALWAYS | FA_WRITE);if(retSD == FR_OK){printf("打开/创建sudaroot.txt文件成功，向文件写入数据。\r\n");retSD = f_write(&fil, write_buf, strlen((const char *)write_buf), &count);if(retSD != FR_OK){printf("f_write 发生错误，err = %d\r\n", retSD);printf("关闭打开的sudaroot.txt文件\r\n");count = 0;f_close(&fil);}else{printf("文件写入成功，写入字节数据：%d\n", count);printf("向文件写入的数据为：\r\n%s\r\n", write_buf);printf("关闭打开的sudaroot.txt文件\r\n");count = 0;f_close(&fil);}}else printf("打开/创建sudaroot.txt文件失败，err = %d\r\n", retSD);/*------------------- 文件系统测试：读测试 ------------------------------------*/printf("****** 即将进行文件读取测试... ******\r\n");retSD = f_open(&fil, "0:sudaroot.txt", FA_OPEN_EXISTING | FA_READ);if(retSD == FR_OK){printf("打开sudaroot.txt文件成功\r\n");retSD = f_read(&fil, read_buf, sizeof(read_buf), &count);if(retSD != FR_OK){printf("f_read 发生错误，err = %d\r\n", retSD);printf("关闭打开的sudaroot.txt文件\r\n");f_close(&fil);}else{printf("文件读取成功，读取字节数据：%d\n", count);printf("向文件读取的数据为：\r\n%s\r\n", read_buf);printf("关闭打开的sudaroot.txt文件\r\n");f_close(&fil);}}else printf("打开sudaroot.txt文件失败，err = %d\r\n", retSD);
}

在main函数里面添加test()。

3、结果

需要注意的是，由于配置阶段没有打开USE_LFN,所以如果文件名长度超过8位，或者后缀名超过3位则无法进行读写操作。

参考

FatFs - Generic FAT Filesystem Module

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1、CUBEMX设置

2、移植修改文件

3、结果

参考

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