让QSPI FLASH(W25Q64)支持Fatfs文件系统-阿里云开发者社区

想着小熊派板子上带了一个QSPI，有8MB的存储空间，那可不能浪费了呀！之前写的那些开源项目的图片资源其实放在这上面的，如何实现呢？方法如下：

使用SD卡将文件拷贝到QSPI FLASH(采用fatfs文件系统)
写一个QSPI FLASH MDK下载算法，直接将图片数据放在主程序中

接下来进入正文：

小熊派上自带了一个QSPI接口的8M大小的SPI_FLASH，如下图所示：

小熊派官方也提供了驱动编写的视频教程以及代码编写例程，关于怎么实现的，这里就不多说了，如果想详细了解原理，可以看看世伟兄以及小熊派之前写的文章：

STM32Cube-18 | 使用QSPI读写SPI Flash（W25Q64）

单片机基础 —— 使用QSPI读写SPI Flash（W25Q64）

今天我们主要来讲解下Fatfs系统功能的配置，在进入正题之前，我已经按上面的教程将QSPI Flash正常驱动起来了，接下来进入主题，如下图所示：

在中间件的地方选择fatfs，然后再Mode处选择User-defined，因为这个不是官方默认支持的，需要用户自己去实现Fatfs关于底层的驱动接口。

1、功能参数配置

其中，关于功能参数的配置，主要是用到了才去配置，不用到的选项默认就行了，这部分请参考ST官网有关STM32cube Fatfs的应用开发文档，如下所示：

2、几个重要参数配置说明

CODE PAGE这个选项主要是提供编码格式的支持，根据个人需求配置，这里配置为简体中文：

USE_LFN这个选项主要是为了支持长文件名，并且当需要支持这个功能的时候需要提供缓存区存放，fatfs提供了BSS、STACK、HEAP三种方式。

根据个人需求选择存放在STACK中，因为存放在BSS上，则是带有静态工作缓冲区的LFN，不能进行动态分配，而存放在HEP上，则需要重写实现fatfs提供的ff_memalloc和ff_memfree函数，所以一般情况下就把它放在栈区即可。

MAX_SS这个选项配置为4096，为什么要配置为4096呢？请看W25Q64的手册描述：

如上，W25Q64这款芯片的最小擦除单位是4KB，也就是4096字节，为了提高擦写效率，一般情况下就直接写4096。

其余的参数用到的时候再去做进一步的配置，均系统默认即可。

由于对长文件名做了支持，缓存区是在栈区的，所以把堆栈加大一些，自己喜欢就好，只要不溢出就行，根据个人习惯随便填了两个参数，然后生成代码工程。

3、Fatfs驱动QSPI接口实现

对于fatfs，ST官方多封装了一层抽象接口给用户进行填写函数，这个文件是：user_diskio.c,主要提供了如下给用户编写的接口：

Diskio_drvTypeDef  USER_Driver =
{
  USER_initialize,  //初始化驱动盘
  USER_status,      //获取硬盘状态函数
  USER_read,        //读磁盘
#if  _USE_WRITE  
  USER_write,       //写磁盘
#endif  /* _USE_WRITE == 1 */
#if  _USE_IOCTL == 1
  USER_ioctl,       //I/O操作
#endif /* _USE_IOCTL == 1 */
};

以上这些函数直接操作的就是以下fatfs原生的接口：

接下来我们需要依次实现它们：

初始化磁盘实现：

DSTATUS USER_initialize (
 BYTE pdrv           /* Physical drive nmuber to identify the drive */
)
{
  /* USER CODE BEGIN INIT */
  uint32_t id ;
    id = hal_spi_flash_get_id();
  if(0xEF4017 == id)
  {
   printf("读取ID:0x%x\n",id);
   return RES_OK;
  }
  else
   return RES_ERROR ;
  /* USER CODE END INIT */
}

磁盘状态函数实现(可以留空):

/**
  * @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 */
    return RES_OK;
  /* USER CODE END STATUS */
}

读磁盘函数实现:

/**
  * @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 */
    // 以4K字节为单位
    hal_spi_flash_read(buff, count << 12, sector << 12);
    return RES_OK;
  /* USER CODE END READ */
}

写磁盘函数实现：

SPI_FLASH的特性，需要先擦除后写入。

/**
  * @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 */
    /* USER CODE HERE */
    uint32_t write_addr;
    write_addr = sector << 12;    // 以4K字节为单位
  hal_spi_flash_erase_write((uint8_t *)buff, count << 12, write_addr);
    return RES_OK;
  /* USER CODE END WRITE */
}
#endif /* _USE_WRITE == 1 */

磁盘命令操作实现：

/**
  * @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 */
    switch (cmd)
    {
        case GET_SECTOR_COUNT:
            *(DWORD * )buff = 2048;  // 总的扇区数
            break;
        case GET_SECTOR_SIZE :
            *(WORD * )buff = 4096;  // 定义一个扇区大小为4K
            break;
        case GET_BLOCK_SIZE :
            *(DWORD * )buff = 65536; // 定义一个块大小为64K
            break;
    }
  return RES_OK ;
  /* USER CODE END IOCTL */
}
#endif /* _USE_IOCTL == 1 */

4、编写测试QSPI FLASH fatfs的程序

测试案例如下：

int main(void)
{
    /* USER CODE BEGIN 1 */
    uint8_t res ;
    uint32_t Total = 0; //读取FLASH总容量
    uint32_t Free = 0; //读取FLASH剩余容量
    /* USER CODE END 1 */
    /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
    /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
    HAL_Init();
    /* USER CODE BEGIN Init */
    /* USER CODE END Init */
    /* Configure the system clock */
    SystemClock_Config();
    /* USER CODE BEGIN SysInit */
    /* USER CODE END SysInit */
    /* Initialize all configured peripherals */
    MX_GPIO_Init();
    MX_I2C1_Init();
    MX_USART1_UART_Init();
    MX_QUADSPI_Init();
    MX_FATFS_Init();
    /* USER CODE BEGIN 2 */
    Mount_Fatfs();
    f_GetTotal_Free((uint8_t*)"0:", &Total, &Free); //获取SD卡总容量和剩余容量
    printf("当前Fatfs总容量:%dKB==>%dMB 剩余容量:%dKB==>%dMB\n", Total, Total / 1024, Free, Free / 1024);
    /*----------------------- 文件系统测试：写测试 -----------------------------*/
    printf("\r\n****** 即将进行文件写入测试... ******\r\n");
    res = f_open(&USERFile, "0:BearPi.txt", FA_OPEN_ALWAYS | FA_WRITE);
    if(res == FR_OK)
    {
        printf("打开/创建BearPi.txt文件成功，向文件写入数据。\r\n");
        res = f_write(&USERFile, write_buf, strlen((const char *)write_buf), &count);
        if(res != FR_OK)
        {
            printf("f_write 发生错误，err = %d\r\n", res);
            printf("关闭打开的BearPi.txt文件\r\n");
            count = 0;
            f_close(&USERFile);
        }
        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BearPi.txt文件\r\n");
            count = 0;
            f_close(&USERFile);
        }
    }
    else printf("打开/创建BearPi.txt文件失败，err = %d\r\n", res);
    /*------------------- 文件系统测试：读测试 ------------------------------------*/
    printf("****** 即将进行文件读取测试... ******\r\n");
    res = f_open(&USERFile, "0:BearPi.txt", FA_OPEN_EXISTING | FA_READ);
    if(res == FR_OK)
    {
        printf("打开BearPi.txt文件成功\r\n");
        res = f_read(&USERFile, read_buf, sizeof(read_buf), &count);
        if(res != FR_OK)
        {
            printf("f_read 发生错误，err = %d\r\n", res);
            printf("关闭打开的BearPi.txt文件\r\n");
            f_close(&USERFile);
        }
        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BearPi.txt文件\r\n");
            f_close(&USERFile);
        }
    }
    else printf("打开BearPi.txt文件失败，err = %d\r\n", res);
    /*------------------- 不再使用文件系统，取消挂载文件系统 ------------------------------------*/
    printf("不再使用文件系统，取消挂载文件系统\r\n");
    res = f_mount(NULL, "0:", 1);
    if(res == FR_OK) printf("取消挂载文件系统成功\r\n");
    else    printf("取消挂载文件系统失败，err = %d\r\n", res);
    printf("文件系统测试结束\r\n");
    /* USER CODE END 2 */
    /* Infinite loop */
    /* USER CODE BEGIN WHILE */
    while (1)
    {
        /* USER CODE END WHILE */
        /* USER CODE BEGIN 3 */
    }
    /* USER CODE END 3 */
}

运行结果：

获取完整demo：

码云仓库：https://gitee.com/morixinguan/bear-pi/tree/master/19.QSPI_Fatfs

获取方法：

git clone https://gitee.com/morixinguan/bear-pi.git

即可获取本次实验工程全部代码。

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基于小熊派气体传感器MQ-2综合实践

RTOS支持STemWin(以RT-Thread为例)

关于MCU产品开发参数存储的几种方案(开源项目持续收集整理中)

整理了很久之前在码云/Github/CSDN上收藏的嵌入式产品级项目分享开源

让QSPI FLASH(W25Q64)支持Fatfs文件系统

1、功能参数配置

2、几个重要参数配置说明

3、Fatfs驱动QSPI接口实现

4、编写测试QSPI FLASH fatfs的程序

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