深入理解文件系統(tǒng)

1、一、通過格式化命令-看磁盤文件系統(tǒng)的建立過程 1、添加 format 命令，單步調(diào)試 所有的底層驅(qū)動(dòng)函數(shù)都已經(jīng)準(zhǔn)備好。添加格式化命令 format 后，編譯下載。 Format 命令的執(zhí)行主要是調(diào)用 f_mkfs（）函數(shù)，下面進(jìn)行單步調(diào)試。 以下主要列出函數(shù)的主要執(zhí)行步驟： res=f_mkfs( 0, 1, 4096 ); //1表示不需要引導(dǎo)扇區(qū)。4096是8個(gè)扇區(qū)。 進(jìn)入 f_mkfs（）函數(shù)，這里只列出主要執(zhí)行步驟： i

2、f (disk_ioctl(drv, GET_SECTOR_COUNT, 所以文件系統(tǒng)確定為 FAT32類型。 n_fat = ((n_clst * 4) + 8 + SS(fs) - 1) / SS(fs); 等于0x3CE = 974，表示 FAT 要占據(jù)974個(gè)扇區(qū)。 n_rsv = 33 - partition; 保留扇區(qū)32個(gè)。 n_dir = 0; b_fat = b_part + n_rsv; /* FATs sta

3、rt sector 32扇區(qū)*/ b_dir = b_fat + n_fat * N_FATS; /* Directory start sector 0x3EE =1006，由于 FAT 表個(gè)數(shù)設(shè)為1個(gè)，所以目錄區(qū)=FAT 起始+FAT 占用扇區(qū)數(shù)*/ b_data = b_dir + n_dir; /* Data start sector */ 以上三項(xiàng)確定 FAT 區(qū)域、根目錄區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)的起始扇區(qū)。 disk_ioctl(drv

4、, GET_BLOCK_SIZE, n_fat += (n - b_data) / N_FATS;這兩句話對 fat 所占扇區(qū)數(shù)進(jìn)行了修正，保證擦除時(shí)，以32個(gè)扇區(qū)為一個(gè)單位。 n_clst = (n_part - n_rsv - n_fat * N_FATS - n_dir) / allocsize; =0x1E588。 tbl = fs->win; /* Clear buffer */ mem_set(tbl, 0, SS

5、(fs)); 清零文件系統(tǒng)緩沖區(qū)。 mem_set(tbl, 0, SS(fs)); ST_DWORD(tbl+BS_jmpBoot, 0x90FEEB); /* Boot code (jmp $, nop) */ ST_WORD(tbl+BPB_BytsPerSec, SS(fs)); /* Sector size */ tbl[BPB_SecPerClus] = (BYTE)allocsize; /* Sectors per c

6、luster */ ST_WORD(tbl+BPB_RsvdSecCnt, n_rsv); /* Reserved sectors */ 上面的工作主要是填充 引導(dǎo)扇區(qū)緩沖區(qū)，也就是常說的 DBR 扇區(qū)緩沖，等所有的參數(shù)寫好，就可以 寫回磁盤。 ST_WORD(tbl+BS_55AA, 0xAA55); /* Signature */ if (disk_write(drv, tbl, b_part+0, 1) != RES_OK)

7、return FR_DISK_ERR; //這就是在寫有效引導(dǎo)標(biāo)志 sec[510]=0x55, sec[511]=0xAA。 if (fmt == FS_FAT32) disk_write(drv, tbl, b_part+6, 1); //FAT32在第六扇區(qū)有個(gè)備份引導(dǎo)扇區(qū)。 for (m = 0; m win, 0, 1) != RES_OK) return FR_DISK_ERR; partition = 0xF8; //M

8、BR 標(biāo)志。 } else { partition = 0xF0; } 3、觀察在有 MBR 區(qū)域的情況下，如何檢查文件系統(tǒng) fmt = check_fs(fs, bsect = 0); /* 檢查0扇區(qū)的時(shí)候，沒有發(fā)現(xiàn) FAT 文件系統(tǒng)扇區(qū)，但是有0x55 0xAA 標(biāo) 志，說明這是有效磁盤，但是返回1. */ if (fmt == 1) { /* 表明可能存在分區(qū) */ /* Check a partition listed

9、 in top of the partition table */ tbl = /* Partition table */ if (tbl[4]) { 實(shí)際這里應(yīng)該是0x0c,表示 FAT32系統(tǒng)。 bsect = LD_DWORD( /* 這個(gè)是文件系統(tǒng) 引導(dǎo)扇區(qū)的號碼。 */ fmt = check_fs(fs, bsect); /* 再到這個(gè)扇區(qū)檢查是否存在 FAT 文件系統(tǒng)標(biāo)志。 */ } } 執(zhí)行過后，仍然能夠建立完整的

10、 文件系統(tǒng)信息 結(jié)構(gòu)體，只是里面的 FAT 分配起始扇區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)起始 扇區(qū)地址相對 沒有 MBR 的時(shí)候改變了，其它都差不多。 二、將 二、將 SD 卡格式化成具有兩個(gè)分區(qū)的磁盤。 卡格式化成具有兩個(gè)分區(qū)的磁盤。 1、目的 、目的 （1）深入理解 ）深入理解 MBR、DPT 等概念。 等概念。 （2）修改 ）修改 ff.c 中的 中的 f_mkfs 函數(shù)，得到一個(gè)新函數(shù)， 函數(shù)，得到一個(gè)新函數(shù)，f_format（u8 partitio

11、n,u16 allocsize）,前一個(gè)參數(shù) 前一個(gè)參數(shù)是指 是指磁盤等分的個(gè)數(shù)， 磁盤等分的個(gè)數(shù)，接受 接受 1、2、3、4四個(gè)參數(shù)，默認(rèn)為 四個(gè)參數(shù)，默認(rèn)為1，最大為 ，最大為4。后一個(gè)參數(shù)是指 。后一個(gè)參數(shù)是指 每簇占 每簇占用的 用的字節(jié)數(shù)。 字節(jié)數(shù)。 （3）添加 ）添加命令 命令 fdisk，調(diào)用上述函數(shù)。執(zhí)行完成后，用讀卡器在 ，調(diào)用上述函數(shù)。執(zhí)行完成后，用讀卡器在 PC 上讀取該 上讀取該 SD 卡， 卡，應(yīng)該顯示兩個(gè)可

12、應(yīng)該顯示兩個(gè)可移動(dòng)磁盤。 移動(dòng)磁盤。 2、f_format（）函數(shù)的編寫 （）函數(shù)的編寫 首先新建一個(gè) 首先新建一個(gè)文件 文件 fext.c，該文件就實(shí)現(xiàn)一個(gè) ，該文件就實(shí)現(xiàn)一個(gè)函數(shù) 函數(shù) f_format.c，首先將 ，首先將 f_mkfs（）函數(shù) （）函數(shù)復(fù)制過來，在此 復(fù)制過來，在此基礎(chǔ)上修改。 基礎(chǔ)上修改。 編譯后，首先解決警告和錯(cuò)誤： 編譯后，首先解決警告和錯(cuò)誤：包含頭文件 包含頭文件 ff.h 和 diskio.h。引用了

13、。引用了 ff.c 中的 中的靜態(tài)函數(shù) 靜態(tài)函數(shù) mem_set()和mem_clr()，復(fù)制過來。定義 ，復(fù)制過來。定義 Null 為0。將 。將 FATFS * FatFs[_Drives]做外部聲明。 做外部聲明。 同時(shí)發(fā) 同時(shí)發(fā)現(xiàn)， 現(xiàn)，不同 不同 c 源文件中 源文件中 #define 同樣的宏相互之間是不影響的 同樣的宏相互之間是不影響的。說明預(yù)處理的時(shí)候是一個(gè)一個(gè)文 。說明預(yù)處理的時(shí)候是一個(gè)一個(gè)文件處理的，不檢查相互之間的

14、關(guān)聯(lián)。 件處理的，不檢查相互之間的關(guān)聯(lián)。但同一個(gè)文件中，一個(gè)宏不能兩次定義。 但同一個(gè)文件中，一個(gè)宏不能兩次定義。 #ifndef NULL #define NULL 0 #endif //采取這種方式，主要是防止其他 采取這種方式，主要是防止其他 包含的頭文件也對 包含的頭文件也對 NULL 進(jìn)行了定義。 進(jìn)行了定義。 函數(shù)中主要修改的地方就是： 函數(shù)中主要修改的地方就是： n_part = n_part /drv; //進(jìn)行 進(jìn)行

15、 drv 等分。 等分。每個(gè)磁盤的扇區(qū)總數(shù)就是這么多。 每個(gè)磁盤的扇區(qū)總數(shù)就是這么多。 在 DPT 對應(yīng)增加的分區(qū)部分， 對應(yīng)增加的分區(qū)部分，填好分區(qū)表 填好分區(qū)表16個(gè)字節(jié)。 個(gè)字節(jié)。特別重要的是四個(gè)地方 特別重要的是四個(gè)地方：0字節(jié)寫為 字節(jié)寫為00或0x80，第四字節(jié)寫入 第四字節(jié)寫入0xc0表示 表示 FAT32系統(tǒng) 系統(tǒng)。 （第一次調(diào)試找不到新磁盤，就是由于這個(gè)字節(jié)默認(rèn)為 。 （第一次調(diào)試找不到新磁盤，就是由于這個(gè)字節(jié)默認(rèn)為0

16、） 。第 ） 。第8-11寫入分區(qū)引導(dǎo)扇區(qū)的線性扇區(qū)地址。 寫入分區(qū)引導(dǎo)扇區(qū)的線性扇區(qū)地址。第12-15寫入該磁盤分區(qū)的大小。 寫入該磁盤分區(qū)的大小。 for ( i=“0“; i<drv; i++){ //每個(gè)分區(qū)都要做一次， 每個(gè)分區(qū)都要做一次，DBR 的寫入， 的寫入，F(xiàn)AT 分配表初始化，根目錄初始化。 分配表初始化，根目錄初始化。 b_part+= i*n_part; //調(diào)整該分區(qū)引導(dǎo)扇區(qū)和 調(diào)整該分區(qū)引導(dǎo)扇區(qū)和 FA

17、T 表起始地址。 表起始地址。 b_fat=b_part + n_rsv; 3、其它修改的地方 、其它修改的地方 定義 定義 _DRIVE 為2，定義 ，定義_MULTI_PARTITION 為1，表示支持多分區(qū)。同時(shí)初始化磁盤 ，表示支持多分區(qū)。同時(shí)初始化磁盤 物理驅(qū)動(dòng)與 物理驅(qū)動(dòng)與分區(qū)號轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體（每個(gè)邏輯磁盤對應(yīng)一個(gè)結(jié)構(gòu)體） 。 分區(qū)號轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體（每個(gè)邏輯磁盤對應(yīng)一個(gè)結(jié)構(gòu)體） 。 主程序中也要定義兩個(gè)文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體， 主程序中