FatFS的水動力實驗數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)設(shè)計

3．1 MicroSD接口函數(shù)
SD卡接口函數(shù)依據(jù)SD卡通信協(xié)議V2．0編寫，需要SDIO口函數(shù)以及SD卡底層接口函數(shù)的支持。ST公司提供的庫函數(shù)中包括了SDIO單元的操作，能很快實現(xiàn)SD卡模式的讀寫操作。其中，最重要的是2個函數(shù)：一個是SD_WriteBlock函數(shù)，向SD卡寫入數(shù)據(jù)；另外一個是SD_Read Bl ock函數(shù)，用于讀取SD卡上面的數(shù)據(jù)。讀／寫扇區(qū)結(jié)構(gòu)圖如圖5和圖6所示。

3．2 USB接口函數(shù)
本數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)在工程中加入ST公司提供的USB函數(shù)，在主函數(shù)中調(diào)用即可完成USB的初始化過程。在中斷映射單元中，將可能產(chǎn)生中斷的USB事件映射到3個不同的NVIC請求線上：
◆USB低優(yōu)先級中斷(通道20)：可由所有USB事件觸發(fā)(正確傳輸，USB復(fù)位等)，固件在處理中斷前應(yīng)當首先確定中斷源。
◆USB高優(yōu)先級中斷(通道19)：僅能由同步和雙緩沖批量傳輸?shù)恼_傳輸事件觸發(fā)，目的是保證最大的傳輸速率。
◆USB喚醒中斷(通道42)：由USB掛起模式的喚醒事件觸發(fā)。
USB接口和SDIO接口都使用了STM32的嵌套向量中斷控制器(NVIC)，需要對使用搶占式中斷優(yōu)先級和響應(yīng)式中斷優(yōu)先級進行配置。設(shè)置SDIO接口的中斷優(yōu)先級最高，即搶占式優(yōu)先級為0，響應(yīng)式優(yōu)先級為0。而USB的搶占式中斷優(yōu)先級為1，響應(yīng)式優(yōu)先級依次降低。USB接入Host流程圖如圖7所示。

3．3 RTC模塊函數(shù)
在本系統(tǒng)中，對STM32F103ZET6的計數(shù)器寄存器(RTC_CNTH／RTC_CNTL)和備份數(shù)據(jù)寄存器(BKP_DRx)進行配置，前者的值表示了基于0時0分0秒數(shù)值的累加進位，通過時間處理函數(shù)，獲得當前日歷和時刻信息；后者在于系統(tǒng)上電后，判斷是否需要重新進行時鐘初始配置，如先寫入0xA5A，通過看寄存器是否還是0xA5A，判斷是否掉過電。如果掉過電，則需要對系統(tǒng)時間進行校正。

4 FatFS文件系統(tǒng)的移植
4．1 FatFS文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)采用基于FatFS V0．09的文件系統(tǒng)。文件系統(tǒng)的作用是保證其讀寫的數(shù)據(jù)能夠被大多數(shù)通用設(shè)備識別。例如使用FAT文件系統(tǒng)，通過USB設(shè)備可以對存儲的文件進行操作，或者取下MicroSD卡后使用標準的讀卡器在PC機上讀出。當前應(yīng)用廣泛的嵌入式文件系統(tǒng)有μC／ FS、開源的EFSL(Embedded File System Library)與FatFS等。本設(shè)計中的FatFS使用ANSI C編寫，具有很好的硬件平臺獨立性，同時層次結(jié)構(gòu)非常清晰，如圖8所示。最頂層是應(yīng)用層，這一層為用戶提供一系列API甬數(shù)，如f_open、f_close、f_read、f_write等，用戶可以像C文件一樣讀／寫FAT文件。中間層FatFS Module完整地實現(xiàn)了FAT協(xié)議，用戶無需對此進行任何修改。最底層是在移植過程中需要處理的接口，包括存儲媒介讀／寫接口Lowlevel disk I／O和文件創(chuàng)建／修改時間時所需的實時時鐘。用戶根據(jù)具體的硬件編寫程序，填充相關(guān)函數(shù)，即可使FatFS文件系統(tǒng)應(yīng)用在具體的嵌入式平臺設(shè)備上。

4．2 FatFS移植
FatFS的最新版本是V0．09。FatFs的主程序包含5個文件，即fdiskio．h、fconf．h、ff．c、ff．h和integer．h。移植中，還需要添加diskio．c文件與diskio．h構(gòu)成底層的硬件I／O。ff．c和ff．h是主要的應(yīng)用函數(shù)，上層的API函數(shù)都在其中；ffconI．h主要涉及FatFS的配置和裁減；而integer．h中定義了FatFS軟件所使用的各種數(shù)據(jù)類型。移植FatFS的過程中不需要對diskio．h和ff．c進行修改。移植工作首先核實integer．h中的數(shù)據(jù)類型，定義與STM32F103ZET6數(shù)據(jù)類型是否相符。其次，實現(xiàn)diskio．c中6個主要函數(shù)，最后在ffconf．h中對文件系統(tǒng)的裁減配置。diskio．c包含的6個接口函數(shù)為：disk_initialize、disk_status、disk ioctl、disk read、disk write和disk_fat time。具體移植過程如下：
DSTATUS disk_initialize(BYTE drv)為存儲介質(zhì)初始化函數(shù)。drv是存儲介質(zhì)號碼，本設(shè)計中是SD卡的初始化函數(shù)，只需支持一個存儲介質(zhì)，因此drv設(shè)為0。執(zhí)行無誤，返回0值。
DSTATUS disk_status(BYTE drv)為存儲介質(zhì)狀態(tài)檢測函數(shù)。檢測是否支持當前的存儲介質(zhì)。事實上，只要drv為0，系統(tǒng)就默認為支持，執(zhí)行無誤返回0。
DRESULT disk_read(BYTE drv，BYTE*buff，DWORD sector，BYTE count)為讀扇區(qū)函數(shù)。drv設(shè)為0，*burf指向存儲的數(shù)據(jù)，sector是讀的起始扇區(qū)，count是需要讀的扇區(qū)數(shù)目。將SD卡讀數(shù)據(jù)接口函數(shù)根據(jù)參數(shù)填寫、調(diào)用，函數(shù)執(zhí)行無誤返回0，錯誤則返回非0。