STM32 移植 FatFs 檔案系統完整指南

FatFs 檔案系統在 STM32 上的移植與應用

FatFs 是一個小型、獨立的 FAT 檔案系統模組，適用於嵌入式系統。本文記錄在 STM32 平台上移植 FatFs 0.09 版本的完整過程，包含底層介面實現、上層 API 使用範例與 SD 卡驅動整合。

核心底層介面函數

移植時需實現 diskio.h 定義的五個介面函數：

另需提供 get_fattime 回傳當前時間戳，供檔案建立/修改時間使用。

SD 卡驅動整合範例

// 初始化
DSTATUS disk_initialize(BYTE drv) {
    if (SD_Init() != SD_OK) return STA_NOINIT;
    return RES_OK;
}

// 讀取扇區
DRESULT disk_read(BYTE drv, BYTE *buff, DWORD sector, BYTE count) {
    if (count > 1) {
        SD_ReadMultiBlocks(buff, sector * BLOCK_SIZE, BLOCK_SIZE, count);
        SD_WaitReadOperation();
        while (SD_GetStatus() != SD_TRANSFER_OK);
    } else {
        SD_ReadBlock(buff, sector * BLOCK_SIZE, BLOCK_SIZE);
        SD_WaitReadOperation();
        while (SD_GetStatus() != SD_TRANSFER_OK);
    }
    return RES_OK;
}

// 寫入扇區
DRESULT disk_write(BYTE drv, const BYTE *buff, DWORD sector, BYTE count) {
    if (count > 1) {
        SD_WriteMultiBlocks((uint8_t*)buff, sector * BLOCK_SIZE, BLOCK_SIZE, count);
        SD_WaitWriteOperation();
        while (SD_GetStatus() != SD_TRANSFER_OK);
    } else {
        SD_WriteBlock((uint8_t*)buff, sector * BLOCK_SIZE, BLOCK_SIZE);
        SD_WaitWriteOperation();
        while (SD_GetStatus() != SD_TRANSFER_OK);
    }
    return RES_OK;
}

上層應用流程範例

1. 掛載檔案系統：f_mount(0, &fs); （邏輯磁碟號 0~9，對應 _VOLUMES）
2. 建立/開啟檔案：

   // 新建檔案寫入
   res = f_open(&fnew, "0:newfile.txt", FA_CREATE_ALWAYS | FA_WRITE);
   if (res == FR_OK) {
       f_write(&fnew, textFileBuffer, sizeof(textFileBuffer), &bw);
       f_close(&fnew);
   }
   
   // 開啟現有檔案讀取
   res = f_open(&fnew, "0:newfile.txt", FA_OPEN_EXISTING | FA_READ);
   if (res == FR_OK) {
       f_read(&fnew, buffer, sizeof(buffer), &br);
       f_close(&fnew);
   }
   

3. 卸載檔案系統：f_mount(0, NULL);

常用開檔模式旗標

• FA_READ：讀取存取
• FA_WRITE：寫入存取
• FA_OPEN_EXISTING：開啟現有檔案，不存在則失敗
• FA_OPEN_ALWAYS：開啟或建立新檔
• FA_CREATE_NEW：建立新檔，已存在則失敗
• FA_CREATE_ALWAYS：建立新檔，已存在則截斷覆寫

批次建立不重複檔名技巧

char fname[40];
short idx = 0;
FIL fp;
do {
    sprintf(fname, "0:ScreenShort/SS_%d.bmp", idx++);
    if (idx > 500) return;
    res = f_open(&fp, fname, FA_CREATE_NEW | FA_WRITE);
} while (res != FR_OK);
// 寫入資料...
f_close(&fp);

架構圖解

應用層呼叫 FatFs API → FatFs 核心模組 → 底層 diskio 介面 → SD 卡驅動 → 硬體控制器。

注意事項

• 啟用 _FS_READONLY = 0 以支援寫入操作
• 確保 _VOLUMES 設定足夠的邏輯磁碟數
• DMA 傳輸完成需輪詢狀態旗標，避免資料損壞
• 檔案系統物件 FATFS 與檔案物件 FIL 需靜態分配或動態管理生命週期