GD32F30x_移植FatFs文件系统对外部Flash（GD25Q256DF）进行读写

一、工具

　　1、硬件：GD32F30x系列单片机

　　2、编译环境：KEIL

　　3、Flash芯片：GD25Q256DF

二、移植FatFs文件系统到单片机

　　关于外部Flash的驱动程序，请看链接：https://www.cnblogs.com/wenhao-Web/p/14052266.html

　　关于USB设备模式下把外部Flash模拟成U盘的程序，请看链接：https://www.cnblogs.com/wenhao-Web/p/14052863.html

　　1、找到官方提供的固件库中的FatFs文件夹，整体拷贝到自己工程中，如下图所示：

 　　2、打开自己的工程，创建一个“Fatfs”文件夹并添加上面拷贝的文件夹的部分文件，如下图所示：

• ff.c文件包含了FatFs文件系统的整个核心内容，包含了操作文件系统的功能函数，不用修改；

• fattime.c文件是用于获取当前的时间的，该时间用于设定文件的创建或修改时间，有需求的可以进去添加获取实时时间的操作；
• diskio.c文件属于接口文件，用于和底层读写函数进行衔接的地方，是移植Fatfs文件系统重点修改的地方；
• ccsbcs.c文件用于不同编码的转换，不用修改；
• ffconf.h文件是FatFs文件系统的配置文件，用户可根据需求对文件系统进行配置，也是移植Fatfs文件系统重点修改的地方。

　　3、修改diskio.c文件

　　这三个宏定义代表着三个不同的设备，我只用一个，故删掉。

 　　修改初始化设备函数，我要放在外面进行初始化，这里就默认初始化成功，如下所示：

/*-----------------------------------------------------------------------*/
/* Inicializes a Drive                                                    */

DSTATUS disk_initialize (BYTE drv)    /* Physical drive nmuber (0..) */
{
  DSTATUS stat = STA_NOINIT;
    
  stat &= ~STA_NOINIT;
  return stat; 
}

　　修改获取状态函数，通过读取外部Flash的ID判断其状态，因为只有一个设备，设备号可以不用管，如下所示：

/*-----------------------------------------------------------------------*/
/* Return Disk Status                                                    */

DSTATUS disk_status (
    BYTE drv        /* Physical drive nmuber (0..) */
)
{
    DSTATUS stat;

    if(gd25q256df_read_id() == 0xC84019)
    {
        stat = RES_OK;
    }
    else
    {
        stat = RES_ERROR;
    }
    return stat;
}

　　修改磁盘读函数，因为只有一个设备，设备号可以不用管，如下所示：

/*-----------------------------------------------------------------------*/
/* Read Sector(s)                                                        */

DRESULT disk_read (
    BYTE drv,        /* Physical drive nmuber (0..) */
    BYTE *buff,        /* Data buffer to store read data */
    DWORD sector,    /* Sector address (LBA) */
    BYTE count        /* Number of sectors to read (1..255) */
)
{
    DRESULT res;
    gd25q256df_read_data(buff, sector*512, count*512);
    res = RES_OK;
    return res;
}

　　修改磁盘写函数，因为只有一个设备，设备号可以不用管，如下所示：

/*-----------------------------------------------------------------------*/
/* Write Sector(s)                                                       */

#if _READONLY == 0
DRESULT disk_write (
    BYTE drv,            /* Physical drive nmuber (0..) */
    const BYTE *buff,    /* Data to be written */
    DWORD sector,        /* Sector address (LBA) */
    BYTE count            /* Number of sectors to write (1..255) */
)
{
    DRESULT res;
    
    gd25q256df_write_data(buff, sector*512, count*512);
    
    res = RES_OK;
    return res;
}

　　修改磁盘I/O控制函数，因为只有一个设备，设备号可以不用管，如下所示：

/*-----------------------------------------------------------------------*/
/* Miscellaneous Functions                                               */

DRESULT disk_ioctl (
    BYTE drv,        /* Physical drive nmuber (0..) */
    BYTE ctrl,        /* Control code */
    void *buff        /* Buffer to send/receive control data */
)
{
  DRESULT res;
  switch(ctrl)
  {
      case GET_SECTOR_COUNT:
          *(DWORD *)buff = 65536;
          break;
      case GET_SECTOR_SIZE:
          *(WORD *)buff = 512;
          break;
      case GET_BLOCK_SIZE:
          /* 暂时未用 */
          break;
  }
  res = RES_OK;
  return res;
}

　　4、文件系统读写测试

　　相关变量定义

uint32_t flash_id;

FATFS fs;
FIL file;
FRESULT res_flash;
uint8_t g_TestBuf1[] = "12345hello world 今天是个好日子,123456
";
uint8_t g_TestBuf2[] = "hello world
";
uint8_t g_ReadBuf[128];
uint32_t bw;

　　主函数中实现文件的创建和读取，验证FatFs移植是否成功

/*!
    rief      main function
    param[in]  none
    param[out] none
    
etval     none
*/
int main(void)
{
    /* configure 4 bits pre-emption priority */
    nvic_priority_group_set(NVIC_PRIGROUP_PRE4_SUB0);
    
    bsp_spi1_init();
    gd25q256df_init();
        
    flash_id = gd25q256df_read_id();
    if(flash_id == 0xC84019)
    {    
        /* 挂载设备 */
        res_flash = f_mount (1, &fs);
        if (res_flash == FR_OK)
        {
            /* 打开或者创建文件 */
            res_flash = f_open(&file, "1:test1.txt", FA_CREATE_ALWAYS | FA_WRITE);
            if(res_flash == FR_OK)
            {
                /* 向文件件中写数据 */
                res_flash = f_write(&file, g_TestBuf1, sizeof(g_TestBuf1), &bw);
                if (res_flash != FR_OK)
                {
                    while(1);
                }
                /* 关闭文件 */
                f_close(&file);    
            }
            
            /* 打开或者创建文件 */
            res_flash = f_open(&file, "1:test2.txt", FA_CREATE_ALWAYS | FA_WRITE);
            if(res_flash == FR_OK)
            {
                /* 向文件件中写数据 */
                res_flash = f_write(&file, g_TestBuf2, sizeof(g_TestBuf2), &bw);
                if (res_flash != FR_OK)
                {
                    while(1);
                }
                /* 关闭文件 */
                f_close(&file);    
            }
            /* 以读的方式打开文件 */
            res_flash = f_open(&file, "1:test2.txt", FA_OPEN_EXISTING | FA_READ);     
            if(res_flash == FR_OK)
            {
                res_flash = f_read(&file, g_ReadBuf, sizeof(g_ReadBuf), &bw); 
                if(res_flash != FR_OK)
                {
                    while(1);
                }    
                /* 关闭文件 */
                f_close(&file);    
            }    
        }
        /* 卸载文件 */
        res_flash = f_mount (1, NULL);    
    }    
}

　　通过调试，可以发现是能够成功读取前面创建的文件中的内容，如下图所示：

四、扩展功能

　　为了能够更直观看到文件系统创建的文件和写入的内容，我结合了单片机的USB设备模式，把外部Flash模拟成一个U盘，能够直接在电脑查看创建的文件。

　　USB相关变量定义及初始化

usb_core_handle_struct usbhs_core_dev =
{
    .dev = 
    {
        .dev_desc = (uint8_t *)&device_descripter,
        .config_desc = (uint8_t *)&configuration_descriptor,    
        .strings = usbd_strings,                                
        .class_init = msc_init,                                    
        .class_deinit = msc_deinit,                                
        .class_req_handler = msc_req_handler,                    
        .class_data_handler = msc_data_handler
    },

    .udelay = delay_us,
    .mdelay = delay_ms
};

void usb_clock_config(void);
void usb_gpio_config(void);
void usb_interrupt_config(void);

uint8_t timer_prescaler = 0;
uint32_t usbfs_prescaler = 0;

　　主函数中实现文件的创建并写入数据，写入完成后初始化并启动USB设备

/*!
    rief      main function
    param[in]  none
    param[out] none
    
etval     none
*/
int main(void)
{
    /* configure 4 bits pre-emption priority */
    nvic_priority_group_set(NVIC_PRIGROUP_PRE4_SUB0);
    
    bsp_spi1_init();
    gd25q256df_init();
        
    flash_id = gd25q256df_read_id();
    if(flash_id == 0xC84019)
    {    
        /* 挂载设备 */
        res_flash = f_mount (1, &fs);
        if (res_flash == FR_OK)
        {
            /* 打开或者创建文件 */
            res_flash = f_open(&file, "1:test1.txt", FA_CREATE_ALWAYS | FA_WRITE);
            if(res_flash == FR_OK)
            {
                /* 向文件件中写数据 */
                res_flash = f_write(&file, g_TestBuf1, sizeof(g_TestBuf1), &bw);
                if (res_flash != FR_OK)
                {
                    while(1);
                }
                /* 关闭文件 */
                f_close(&file);    
            }
            
            /* 打开或者创建文件 */
            res_flash = f_open(&file, "1:test2.txt", FA_CREATE_ALWAYS | FA_WRITE);
            if(res_flash == FR_OK)
            {
                /* 向文件件中写数据 */
                res_flash = f_write(&file, g_TestBuf2, sizeof(g_TestBuf2), &bw);
                if (res_flash != FR_OK)
                {
                    while(1);
                }
                /* 关闭文件 */
                f_close(&file);    
            }            
        }
        /* 卸载文件 */
        res_flash = f_mount (1, NULL);    
    }    
    
    /* configure USB clock */
    usb_clock_config();    
    /* USB timer configure */
    timer_nvic_init();
    /* USB device stack configure */
    usbd_init(&usbhs_core_dev, USB_FS_CORE_ID);
    /* USB interrupt configure */
    usb_interrupt_config();    
    
    /* check if USB device is enumerated successfully */
    while (usbhs_core_dev.dev.status != USB_STATUS_CONFIGURED) {}        
    
    while(1);
}

　　测试结果如下图所示：

#endif