嵌入式FAT文件系统

嵌入式FAT文件系统嵌入式FAT文件系统1.总则本文件是嵌入式FAT文件系统技术资料，嵌入式FA T文件系统开发，应用人员均可通过阅读本文件，以掌握文件系统的原理，和应用。

2.参考文件1)Microsoft Hardware White Paper FAT: General Overview of On-Disk Format2)Microsoft Hardware White Paper Long Filename Specification3.命名规范1)盘符命名规范a)盘符以物理磁盘分区的先后次序分配，从C开始到Z结束2)文件命名规范(支持长文件名)a)文件名由文件名和扩展名两部分组成，其中1)短文件名长度不超过8个字符，长文件名长度不超过255个字符2)文件扩展名不超过3个字符b)文件名统一使用英文字母、数字和下划线的组合c)文件名称必须由字母开始d)文件名不区分大小写4.文件寻址路径规范1)文件寻址路径规范采用与Windows/DOS兼容的规范，其中a)在路径的开始在“：\”前面用一个英文字母表示寻址盘符，盘符从C开始到Z结束；路径以字符“\”开始，则表示从当前打开盘符根目录开始寻址；路径以字符“A”“Z”开始，第二个字符不是“：”，为相对路径，表示从文件系统的当前目录开始寻址；b)父目录与子目录之间用“\”分符，“\”后面的目录是子目录，其父目录在“\”之前。

c)文件名应放在文件寻址路径之后，相对路径文件寻址路径默认为文件系统的当前目录d)使用进入目录函数char cd_folder(char * foldername,char mode)可改变文件系统的当前目录e)路径实例--“c:\dos\program files\arv.c”表示寻址c盘根目录，dos子目录，programfiles子目录的文件avr.cf)路径最大长度占用字节数不超过260，如路径”c:\programfiles\system32\.....\Jsmart Memory Stick AVR”占用字节数不能超过260；相对路径如” system32\.....\Jsmart Memory Stick A VR”加上当前目录之和占用字节数不超过260g)文件寻址路径不区分大小写5.源程序文件规范1)fat.c—file system 源代码2)fat.h—file system include文件3)Fat_cfg.h—file system 配置文件*.h4)Types.h—数据类型重定义文件5)Flash_management_sys.h—Sector读写include文件6.其它1)兼容FAT16文件系统，长文件名，最大路径长度260个字节,符合Microsoft Longfilenamespecification。

2)可移植于各种平台，只需编写sector驱动驱动，共计两个函数：1）read_flash_sector() 2）write_flash_sector()。

3)文件缓冲功能：1）读文件时，读位置在文件缓冲区内，则可直接读文件缓冲区，不需要读物理磁盘；文件缓冲区大小可使用编译宏EnableFileBuf，TotalFileBUFsQTYeachFCB，FileBUFSize来控制。

4)可同时打开多个文件；最大打开文件数可使用编译宏MaximumFCB设定，MaximumFCB最大值限定为254。

5)文件保护功能：文件可同时打开多个FCB，而只有其中一个FCB可以得到文件RD/WR权限。

该功能完全由文件系统代码来完成，上层应用无需编写额外代码6)所有编译宏存放于文件fat_cfg.h7.核心文件系统数据结构(仅供参考，实际定义于配置文件fat_cfg.h)1)分区数据结构—支持FAT16struct partition_BPB{char partition_id; //从C开始到Z结束char system_id; //分区类型0C-FAT32,06-FAT16 ect..long relative_sector; //分区起始扇区号long total_sector; //分区总扇区数int bytes_per_sector;//每扇区字节数char sector_per_cluster; //每簇扇区数int reserved_sector; //保留扇区数char numbers_of_FAT;//FAT副本数int boot_entries;//根目录项数，供FAT12/16使用int small_sector; //小扇区簇char media_descriptor; //媒体描述符int sectors_per_FAT; //每FAT扇区数，供FAT12/16使用int sectors_per_track; //每道扇区数int number_of_head; //磁头数long hidden_sectors; //隐藏扇区数long large_sector;//总扇区数，包含FAT32总扇区数long sector_per_FAT32;//每FAT扇区数，供FAT32使用int externded flag;// 扩展标志，供FAT32使用int file_system_version; //文件系统版本long root_cluster_number;//根目录簇号int file_system_information_sectornumber; //文件系统信息扇区号int copy_of_boot_sector;//备份引导扇区char reserved[12];//保留，，供FAT32使用};2)文件数据结构—支持FAT16struct file_{char filename[256];//支持长文件名char file_extention[3]; //文件扩展名char file_attribute;//属性char reserved;char create_time_10ms;//创建时间的10毫秒位int file_created_time;//文件创建时间int file_created_date;//文件创建日期int last_access_date;//文件最后访问日期int first_cluster_number_high2bytes; //文件首簇号高16位int recent_modified_time;//文件最近修改时间int recent_modified_data;//文件最近修改日期int first_cluster_number_low2bytes; //文件首簇号低16位long file_length;//文件长度3)Core数据结构struct core_{current_folder[256];//存放当前目录char file_openned_flag;//标记struct file_已打开}8.文件读写类函数1)自动格式化FAT16文件系统函数FAT16_filesystem_autoformat()—该函数在U盘启动时运行，它首先会读取Flash 0扇区的MBR，判断MBR有效标记0x55aa，如果MBR 有效标记不是0x55aa，该函数将把Flash自动格式化成FAT16文件系统；可以看出，一旦起用了自动格式化处理，Flash上原有的数据将全部丢失，因此出于安全的考虑，建议慎用该函数。

2)FAT文件系统初始化函数char FAT_filesystem_initialiation()—该函数是在U盘启动时运行的，完成的功能是将Flash中默认的第一个分区的信息读入struct partition_BPB中，和初始化struct CORE，为下面的文件类读写函数运行做准备，该函数的原型定义如下：3)建立文件函数u8 create_file(u8 * filename)—该函数在文件系统中建立一个文件，文件名及其路径通过形式参数char *filename传递；4)建立目录函数u8 create_floder(u8 * foldername)—该函数功能在当前目录下建立一个子目录，目录名通过形式参数char *foldername传递；5)重命名文件函数u8 rename_file(u8 * oldfilename,u8 * newfilename)—该函数的功能是将文件系统中的一个文件进行重命名，原文件名通过参数char * oldfilename传递，新文件名通过参数char * newfilename传递；6)打开文件函数u8 open_file(u8 * filename)—该函数用于打开文件系统中的一个文件，文件名通过参考char * filename传递，文件打开成功，返回文件系统为当前文件分配的FCBsn(FCB sequential number)，或0xff—文件打开错误，这种情况下，建议使用close_file关闭一个已打开的文件后再尝试打开文件。

7)关闭文件函数u8 close_file(u8 FCBsn)—该文件用于关闭一个已打开的文件，并释放文件当前占用的FCB，FCB的sequential number由FCBsn指定。

8)进入目录函数u8 cd_folder(u8 * foldername)—该函数用于改变文件系统的当前目录，同时它将修改Core数据结构current_folder[256]；进入目录名由参数char * foldername 传递。

函数有两种操作模式由参数char mode传递，其中：1）参数mode= 0:为进入子目录模式；2）参考mode=1返回上一层父目录模式；9)设定文件当前位置函数u8 f_seek(u8 FCBsn, s32 offset, u8 origin)—该函数用于设定文件读写函数的当前位置；FCBsn -文件句柄由打开文件时即使用open_file函数得到；offset--相对于origin规定的偏移位置量；origin 指针移动的起始位置，可设置为以下三种情况：SEEK_SET(0) 文件开始位置SEEK_CUR(1) 文件当前位置SEEK_END(2) 文件结束位置；10)读文件函数u16 read_file(u8 FCBsn,8* buffer, u16 length)—该函数可以完成从已打开文件(FCBsn --文件句柄由调用open_file函数得到)当前位置读取指定长度的数据，放入指定缓冲区buffer中，读取文件offset由函数fseek首先设置，读取长度由参数u16 length传递，缓冲区首地址由参数u8 * buffer传递，该函数的返回值是成功读取的字节数；11)写文件函数u16 write_file(u8 FCBsn,u8* buffer, u16 length)- 该函数将指定缓冲区buffer指定长度的数据写入已一个打开文件的当前位置，写文件的位置由函数fseek 首先设置，写长度由参数int length指定，缓冲区首地址由参数char* buffer指定，该函数的返回值为成功读取的字节数；12)目录枚举函数u8 folder_enumeration(u8 *return_string,u8 mode,u8 *ATTR)—该函数可以枚举当前目录下所有的文件与目录，调用一次将返回一个文件项或目录项，同时定义有二种枚举模式，mode(0)-复位至第一个文件项或目录项开始枚举，mode(1)-继续上一枚举后的目录项，所有与模式相关的信息由文件系统的core来维护，对于基于文件系统的上层软件完全透明；枚举模式由参数char mode传递，缓冲区首地址由参数u8 *return_string指定，return_string返回的是文件或目录的绝对路径名，例如“c:\long file name\test.img”；返回文件目录的类型由u8 *ATTR传递，其值即为当前返回的文件或目录directory entry的attribute字段；另外目录枚举采用逐个枚举的原因是一般单片机的内存有限，如果一次性枚举目录下所有的文件的话，可能会造成RAM溢出的情况；13)DISK枚举函数u8 disk_enumeration(u8 *return_string,u8 mode,u8* ATTR)—该函数可以枚举DISK下所有的文件与目录，调用一次将返回一个文件项或目录项，同时定义有二种枚举模式，mode(0)-复位至第一个文件项或目录项开始枚举，mode(1)-继续上一枚举后的目录项，所有与模式相关的信息由文件系统的core来维护，对于基于文件系统的上层软件完全透明；枚举模式由参数char mode传递，缓冲区首地址由参数u8 *return_strin传递，，return_string返回的是文件或目录的绝对路径名与目录枚举函数folder_enumeration一致。