rt-thread组件之elmfat文件系统浅析

上一文主要是讲到RTT的文件系统顶层dfs框架及其实现，接下来这篇博文主要是讲述其中间层的一个具体文件系统--elmfat文件系统。

rt-thread的elmfat文件系统是一个开源的小型嵌入式文件系统，它的官网是http://elm-chan.org/fsw/ff/00index_e.html，RTT当前版本V1.1.0版本下的elmfat文件系统是从它的R0.08b版本移植而来。本文不打算详情介绍其实现原理，读者如有兴趣可以到其官网下载源码来做学习研究。

1 elmfat文件系统提供哪些接口

从elmfat文件系统的官网来看，elmfat提供以下接口:

• f_mount - Register/Unregister a work area
• f_open - Open/Create a file
• f_close - Close a file
• f_read - Read file
• f_write - Write file
• f_lseek - Move read/write pointer, Expand file size
• f_truncate - Truncate file size
• f_sync - Flush cached data
• f_opendir - Open a directory
• f_readdir - Read a directory item
• f_getfree - Get free clusters
• f_stat - Get file status
• f_mkdir - Create a directory
• f_unlink - Remove a file or directory
• f_chmod - Change attribute
• f_utime - Change timestamp
• f_rename - Rename/Move a file or directory
• f_chdir - Change current directory
• f_chdrive - Change current drive
• f_getcwd - Retrieve the current directory
• f_getlabel - Get volume label
• f_setlabel - Set volume label
• f_forward - Forward file data to the stream directly
• f_mkfs - Create a file system on the drive
• f_fdisk - Divide a physical drive
• f_gets - Read a string
• f_putc - Write a character
• f_puts - Write a string
• f_printf - Write a formatted string
• f_tell - Get the current read/write pointer
• f_eof - Test for end-of-file on a file
• f_size - Get size of a file
• f_error - Test for an error on a file

同时elmfat也需要移植时用户提供以下函数的实现:

• disk_initialize - Initialize disk drive
• disk_status - Get disk status
• disk_read - Read sector(s)
• disk_write - Write sector(s)
• disk_ioctl - Control device dependent features
• get_fattime - Get current time

同时elmfat文件系统提供ffconf.h头文件以供用户配置elmfat文件系统的一些特性,这里就不做详情介绍。

2 RTT如何移植elmfat的?

首先在elmfat提供的ffconfig.h中RTT根据自身特点可配置自己需要的FAT特性。其次从上一篇文章的3.2可知，在RTT文件系统的初始化第二步骤时，即RTT在进行elm_init时，向dfs注册dfs_elm。RTT在移植elmfat文件系统时，专门为其添加了一个dfs_elm.c文件，这个文件一方面实现elmfat文件系统的初始化(即刚提到的elm_init),将上层的文件操作映射到elmfat提供的文件操作接口上。此外，此文件还为elmfat文件系统提供了其所需要的接口函数实现（见第1章提到的disk_initialize等6个用户需要提供的函数 实现）:

#include "diskio.h"/* Initialize a Drive */DSTATUS disk_initialize(BYTE drv){    return 0;}/* Return Disk Status */DSTATUS disk_status(BYTE drv){    return 0;}

这两个函数直接置空。

/* Read Sector(s) */DRESULT disk_read(BYTE drv, BYTE *buff, DWORD sector, BYTE count){    rt_size_t result;    rt_device_t device = disk[drv];//获取设备    result = rt_device_read(device, sector, buff, count);//通过设备驱动提供读取函数实现读取操作    if (result == count)    {        return RES_OK;    }    return RES_ERROR;}

dfs_elm.c文件内部通过一设备数组dsk来虚拟磁盘。

其定义如下:

static rt_device_t disk[_VOLUMES] = {0};

每个磁盘在进行挂载操作时记录一文件系统设备。

这里需要注意地是，sector表示的是起始扇区编号，count表示需要读取扇区的数量，此函数是一次读多个扇区的操作。

/* Write Sector(s) */DRESULT disk_write(BYTE drv, const BYTE *buff, DWORD sector, BYTE count){    rt_size_t result;    rt_device_t device = disk[drv];    result = rt_device_write(device, sector, buff, count);    if (result == count)    {        return RES_OK;    }    return RES_ERROR;}

同样，elmfat文件系统是通过设备驱动来实现其写的操作，与读取操作类似，写操作同样是对多个扇区的写操作。

/* Miscellaneous Functions */DRESULT disk_ioctl(BYTE drv, BYTE ctrl, void *buff)//磁盘控制接口{    rt_device_t device = disk[drv];    if (device == RT_NULL)        return RES_ERROR;    if (ctrl == GET_SECTOR_COUNT)//获取扇区个数    {        struct rt_device_blk_geometry geometry;        rt_memset(&geometry, 0, sizeof(geometry));        rt_device_control(device, RT_DEVICE_CTRL_BLK_GETGEOME, &geometry);        *(DWORD *)buff = geometry.sector_count;        if (geometry.sector_count == 0)            return RES_ERROR;    }    else if (ctrl == GET_SECTOR_SIZE)//获取扇区大小    {        struct rt_device_blk_geometry geometry;        rt_memset(&geometry, 0, sizeof(geometry));        rt_device_control(device, RT_DEVICE_CTRL_BLK_GETGEOME, &geometry);        *(WORD *)buff = (WORD)(geometry.bytes_per_sector);    }    else if (ctrl == GET_BLOCK_SIZE) /* Get erase block size in unit of sectors (DWORD) *///获取一个块的大小    {        struct rt_device_blk_geometry geometry;        rt_memset(&geometry, 0, sizeof(geometry));        rt_device_control(device, RT_DEVICE_CTRL_BLK_GETGEOME, &geometry);        *(DWORD *)buff = geometry.block_size / geometry.bytes_per_sector;    }    else if (ctrl == CTRL_SYNC)//同步操作    {        rt_device_control(device, RT_DEVICE_CTRL_BLK_SYNC, RT_NULL);    }    else if (ctrl == CTRL_ERASE_SECTOR)//擦除扇区操作    {        rt_device_control(device, RT_DEVICE_CTRL_BLK_ERASE, buff);    }    return RES_OK;}

由以上实现可以，磁盘操作函数共提供5种操作。

rt_time_t get_fattime(void){    return 0;}

这一函数，同样置空。

#if _FS_REENTRANTint ff_cre_syncobj(BYTE drv, _SYNC_t *m)//创建同步对象接口的实现{    char name[8];    rt_mutex_t mutex;    rt_snprintf(name, sizeof(name), "fat%d", drv);    mutex = rt_mutex_create(name, RT_IPC_FLAG_FIFO);    if (mutex != RT_NULL)    {        *m = mutex;        return RT_TRUE;    }    return RT_FALSE;}int ff_del_syncobj(_SYNC_t m)//删除同步对象的实现{    if (m != RT_NULL)        rt_mutex_delete(m);    return RT_TRUE;}int ff_req_grant(_SYNC_t m)//获取同步对象的实现{    if (rt_mutex_take(m, _FS_TIMEOUT) == RT_EOK)        return RT_TRUE;    return RT_FALSE;}void ff_rel_grant(_SYNC_t m)//释放同步对象的实现{    rt_mutex_release(m);}#endif

elmfat文件系统需要用户为其提供一套同步对象的实现，在RTT中用互斥锁来实现。

/* Memory functions */#if _USE_LFN == 3/* Allocate memory block */void *ff_memalloc(UINT size)//内存动态分配实现{    return rt_malloc(size);}/* Free memory block */void ff_memfree(void *mem)//内存释放实现{    rt_free(mem);}#endif /* _USE_LFN == 3 */

同样，如果用户配置使用了长文件名特性，那么用户得为elmfat文件系统提供动态分配和动态释放的函数实现。

最后，RTT根据自身特点做了些小修改，这里就不做详情介绍，读者可以通过比较两者区别来学习设计者的思路。