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--- icore3_arm_hal_17 [2020/03/31 15:40]
zgf
+++ icore3_arm_hal_17 [2022/03/18 15:07] (当前版本)
sean
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 |  V1.0  |  2020-03-31  |  gingko  |  初次建立  |
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 {{ :icore3:icore3_cube_17_16.png?direct |}}
 创建成功，打开工程。
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+===== 实验十七：FATFS实验——文件操作 =====
+==== 一、 实验目的与意义 ====
+  - 了解FATFS结构。
+  - 了解FATFS特征。
+  - 掌握FATFS的使用方法。
+  - 掌握STM32 HAL库中FATFS属性的配置方法。
+  - 掌握KEIL MDK集成开发环境使用方法。
+==== 二、 实验设备及平台 ====
+  - iCore3 双核心板。[[https://item.taobao.com/item.htm?id=524229438677|点击购买]]
+  - JLINK（或相同功能）仿真器。[[https://item.taobao.com/item.htm?id=554869837940|点击购买]]
+  - Micro USB线缆。
+  - Keil MDK 开发平台。
+  - STM32CubeMX开发平台。
+  - 装有WIN XP（及更高版本）系统的计算机。
+==== 三、 实验原理 ====
+=== 1.文件系统 ===
+  * 负责管理和存储文件信息的软件机构称为文件管理系统，简称文件系统。即在磁盘上组织文件的方法。
+  * 常见的文件系统：
+    * (1) FAT/FATFS。
+    * (2) NTFS（基于安全性的文件系统，是Window NT采用的独特的文件系统结构。
+    * (3) CDFS:CDFS是大部分光盘的文件系统。
+=== 2.FATFS简介 ===
+  * FATFS是一个完全免费开源的FAT文件系统模块，专为小型的嵌入式系统而设计。
+  * 它完全用标准的C语言编写，具有良好的硬件平台独立性，可以移植到8051、PIC、
+  * AVR、SH、Z80、H8、ARM等系列单片机上而只需做简单的修改。FATFS支持FTA12 FAT16 和FAT32，支持多个存储媒介；有独立的缓冲区，可以对多个文件进行读/写，并特别对8位和16位单片机做了优化。
+=== 3.FATFS文件系统官网： ===
+http://elm-chan.org/fsw/ff/00index_e.html
+=== 4.FATFS模块的层次结构： ===
+{{ :icore3:icore3_arm_hal_17_1.png?direct&300 |}}
+  * **最顶层是应用层：**
+    * 使用者无需理会FATFS的内部结构和复杂的FAT协议，只需要调用FATFS模块提供给用户的一系列应用接口即可，如f_open，f_read, f_write和f_close等，就可以像在PC上读/写文件那样简单。
+  * **中间层FATFS模块：**
+    * 实现了FAT文件读写协议。FATFS模块提供的是ff.c和ff.h。除非有必要，使用者一般不用修改，使用时将头文件直接包含进去即可。
+  * **底层存储媒介接口：**
+    * 包括存储媒介读/写接口(disk I/O)和供文件创建修改时间的实时时钟。这些接口需要我们编写移植。
+=== 5.FATFS文件系统特点 ===
+    * Windows兼容的FAT文件系统(支持FAT12/FAT16/FAT32)；
+    * 与平台无关，移植简单；代码量少，效率高；
+    * 多种配置选项：支持多卷(物理驱动器或分区，最多10个卷)；多个ANSI/OEM代码页，包括DBCS；支持长文件名，ANSI/OEM或Unicode；支持RTOS；支持多种扇区大小；
+  * 只读、最小化的API和I/O缓冲区等。
+  * FATFS的这些特点，加上免费、开源的原则，使得FATFS应用非常广泛。
+  * STM32F407上带有SDIO控制器，iCore3核心板上将SDIO连接到TF卡座上。本实验将Micro SD卡插入TF卡座上即可。通过FATFS创建“SD卡测试.txt”文件，并且写入数据0-511，然后读出并打印到终端上。硬件连接示意图如下：
+{{ :icore3:icore3_arm_hal_17_2.png?direct&400 |}}
+  * 硬件电路图如下图所示：
+{{ :icore3:icore3_arm_hal_17_3.png?direct&750 |}}
+==== 四、 实验程序 ====
+=== 1. 主函数 ===
+<code c>
+int main(void)
+{
+	int i,j;
+	static FRESULT res;
+	unsigned char write_buffer[512];
+	unsigned char read_buffer[512];
+	unsigned int counter;
+  	HAL_Init();
+  	SystemClock_Config();
+  	MX_GPIO_Init();
+  	MX_DMA_Init();
+  	MX_SDIO_SD_Init();
+  	MX_UART4_Init();
+  	MX_FATFS_Init();
+	uart4.initialize(115200);//设置波特率
+	uart4.printf("\x0c");     //清屏
+	uart4.printf("\033[1;32;40m");  //设置字体终端为绿色
+	uart4.printf("\r\nHello, I am iCore3!\r\n\r\n");//串口信息输出
+	HAL_Delay(500);
+	res = f_mount(&SDFatFS,"0:",1); //判断f_mount是否成功
+	if(res != RES_OK){
+		uart4.printf("f_mount error!\r\n");
+		while(1){
+			LED_RED_ON;
+			HAL_Delay(500);
+			LED_RED_OFF;
+			HAL_Delay(500);
+		}
+	}else{
+		uart4.printf("f_mount successful!\r\n");
+	}
+	res = f_open(&SDFile,"0:/SD卡测试.txt",FA_READ | FA_WRITE | FA_OPEN_ALWAYS); //打开源文件
+	if(res != RES_OK){
+		uart4.printf("f_open error!\r\n");
+		while(1){
+			HAL_Delay(500);
+			LED_RED_ON;
+			HAL_Delay(500);
+			LED_RED_OFF;
+		}
+	}else{
+		uart4.printf("f_open successful!\r\n");
+	}
+	res = f_lseek(&SDFile,0); //移动写指针到文件首
+	if(res != RES_OK){
+		uart4.printf("f_lseek error!\r\n");
+		while(1){
+			HAL_Delay(500);
+			LED_RED_ON;
+			HAL_Delay(500);
+			LED_RED_OFF;
+		}
+	}else{
+		uart4.printf("f_lseek successful!\r\n");
+	}
+	for(i = 0;i < 512;i++){
+		write_buffer[i] = i % 256;
+	}
+        //向文件中写入数据
+	res = f_write(&SDFile,write_buffer,512,&counter);
+	if(res != RES_OK || counter != 512){
+		uart4.printf("f_write error!\r\n");
+		while(1){
+			HAL_Delay(500);
+			LED_RED_ON;
+			HAL_Delay(500);
+			LED_RED_OFF;
+		}
+	}else{
+		uart4.printf("f_write successful!\r\n");
+	}
+	//移动读指针到文件首
+        res = f_lseek(&SDFile,0);
+	if(res != RES_OK){
+		uart4.printf("f_lseek error!\r\n");
+		while(1){
+			HAL_Delay(500);
+			LED_RED_ON;
+			HAL_Delay(500);
+			LED_RED_OFF;
+		}
+	}else{
+		uart4.printf("f_lseek successful!\r\n");
+	}
+	//读取文件数据
+	res = f_read(&SDFile,read_buffer,512,&counter);
+	if(res != RES_OK || counter != 512){
+		uart4.printf("f_read error!\r\n");
+		while(1){
+			HAL_Delay(500);
+			LED_RED_ON;
+			HAL_Delay(500);
+			LED_RED_OFF;
+		}
+	}else{
+		uart4.printf("f_read successful!\r\n");
+	}
+	f_close(&SDFile);
+        //打印读取到的数据
+	uart4.printf("read data:\r\n");
+	for(i = 0;i < 32;i++){
+		for(j = 0; j < 16; j ++)
+			uart4.printf(" %02X",read_buffer[i*16+j]);
+		uart4.printf("\r\n");
+	}
+  while (1)
+  {
+		LED_GREEN_ON;
+		HAL_Delay(500);
+		LED_GREEN_OFF;
+		HAL_Delay(500);
+  }
+}
+</code>
+=== 2 FATFS函数介绍 ===
+<code c>
+    FRESULT f_mount (      	//挂载/卸载逻辑驱动器
+    FATFS* fs,		/* 指向文件系统对象的指针*/
+    const TCHAR* path,	/* 要安装/卸载的逻辑驱动器号 */
+    BYTE opt	       	/* 模式选项0：不安装（延迟安装），1：立即安装*/
+)
+FRESULT f_open (      		//打开或创建文件
+	FIL* fp,	   	/* 指向空白文件对象的指针 */
+	const TCHAR* path, 	/* 指向文件名的指针 */
+	BYTE mode	   	/* 访问模式和文件打开模式标志 */
+)
+FRESULT f_read (          	//读文件
+	FIL* fp, 	   	/* 指向文件对象的指针 */
+	void* buff,	   	/* 指向数据缓冲区的指针 */
+	UINT btr,	  	/* 读取的字节数 */
+	UINT* br	   	/* 指向读取的字节数的指针 */
+)
+FRESULT f_write (          //写文件
+	FIL* fp,	   /* 指向文件对象的指针 */
+	const void* buff,  /* 指向要写入的数据的指针 */
+	UINT btw,	   /* 要写入的字节数 */
+	UINT* bw	   /* 指向写入字节数的指针 */
+)
+FRESULT f_sync (           //冲洗一个写文件的缓存信息
+	FIL* fp		   /* 指向文件对象的指针 */
+)
+FRESULT f_close (          //关闭一个文件
+	FIL* fp		   /* 指向要关闭的文件对象的指针 */
+)
+FRESULT f_lseek (          //移动文件读/写指针
+	FIL* fp,	   /* 指向文件对象的指针 */
+	FSIZE_t ofs	   /* 指向文件头的指针 */
+)
+FRESULT f_opendir (        //创建目录对象
+	DIR* dp,	   /* 指向要创建的目录对象的指针 */
+	const TCHAR* path  /* 指向目录路径的指针 */
+)
+FRESULT f_closedir (       //  关闭目录
+	DIR *dp		   /* 指向要关闭的目录对象的指针 */
+)
+</code>
+=== 3. SD结构体定义 ===
+<code c>
+FRESULT f_readdir (        //顺序读取目录条目
+	DIR* dp,	   /* 指向打开目录对象的指针 */
+	FILINFO* fno	   /* 指向要返回的文件信息的指针 */
+)
+FRESULT f_stat (           //获取文件状态
+	const TCHAR* path, /* 指向文件路径的指针 */
+	FILINFO* fno	   /* 指向要返回的文件信息的指针 */
+)
+FRESULT f_getfree (        //获取空闲簇数
+	const TCHAR* path, /* 逻辑驱动器号的路径名 */
+	DWORD* nclst,	   /* 指向变量的指针以返回空闲簇的数量*/
+	FATFS** fatfs	   /* 返回指向相应文件系统对象的指针的指针 */
+)
+FRESULT f_truncate (       //截断文件
+	FIL* fp		  	 /* 指向文件对象的指针 */
+)
+FRESULT f_unlink (         //删除一个文件或目录
+	const TCHAR* path  /* 指向文件或目录路径的指针 */
+)
+FRESULT f_mkdir (          //创建一个目录
+	const TCHAR* path  /* 指向目录路径的指针 */
+)
+FRESULT f_rename (         	//重命名文件/目录
+	const TCHAR* path_old,  /* 指向要重命名的对象名称的指针 */
+	const TCHAR* path_new	/* 指向新名称的指针 */
+)
+</code>
+==== 五、 实验步骤 ====
+  - 把仿真器与iCore3的SWD调试口相连（直接相连或者通过转接器相连）；
+  - 把iCore3通过Micro USB线与计算机相连，为iCore3供电；
+  - 打开Keil MDK 开发环境，并打开本实验工程；
+  - 打开PuTTY串口终端（注：PuTTY使用方法见附录）；
+  - 烧写程序到iCore3上；
+  - 也可以进入Debug 模式，单步运行或设置断点验证程序逻辑。
+==== 六、 实验现象 ====
+在终端显示屏上可以看到FATFS操作的信息，如下图：
+{{ :icore3:icore3_arm_hal_17_4.png?direct&550 |}}
+附录：
+、iCore3供电后，打开计算机----属性----设备管理器----端口
+{{ :icore3:icore3_arm_hal_17_5.png?direct |}}
+、打开PuTTY
+{{ :icore3:icore3_arm_hal_17_6.png?direct |}}
+、此时就可以烧写程序进行验证了。

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