分享！！！移植Tiny-FATFS文件系统到STM8L152C6T6,使用硬件SPI+RT...

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1201yuge 发布时间：2016-3-22 09:51

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   最近老师需要做一个低功耗的各种环境参数采集仪，要求不多，就是采集各种参数并储存起来，但是要求低功耗。所以我第一时间就想到了STM8L系列单片机，发出去做的板子还没回来，就先使用现有的一块板子先调试文件系统和RTC这些啦。今晚还有点时间就写个移植过程吧，给后来人种一颗小树苗吧。。。

硬件介绍：
单片机：STM8l152c6t6, 2K RAM,32K FLASH
SD卡：4G和8G
接口连接：//SD_DT3--SD_CS----------------PB4
               //SD_CMD--SPI1_MOSI--------PB6
               //SD_SCK--SPI1_SCK-----------PB5
               //SD_DT0--SPI1_MISO--------PB7

软件介绍：
编译器：IAR for STM8
FATFs版本：R0.11a ，直接到FAT官网上面下载即可，下面附件也有。
通信协议：硬件SPI （附件也有一份软件SPI的源码）
RTC：使用STM8L内置的RTC

移植意义：可能大家觉得在STM8这种这么low的单片机上面运行FAT文件系统没什么意义，但是我觉得STM8l在用在低功耗采集或者信息节点的场合很多时候都需要存储数据，那么说到存储数据最适合的存储介质我觉得就是SD卡了，低成本大内存。那么自然想到FAT，存储的文件可以直接在电脑打开，每天新建一个文件来存储等。所以我觉得这东西上面使用FAT还是很有意义的。Tiny-FATFS需要单片机的1K的RAM用做工作区,具体需要多大的FLASH看你的要求了，可以适当的裁剪FATFS，我编译出来是20多K。

移植步骤：
1.下载FATFS源码包，解压之后把src文件夹直接复制到工程目录中，并把带的字库和说明删掉，如下图；

2.打开STM8工程，把FATFS中的xx.c文件（diskio.c和ff.c）添加至工程目中,并在option中包含路径

3.配置ffconf.h（简要说下，具体可参考原子哥的手册）；
#define _FS_READONLY       0 //可读可写
##define _FS_MINIMIZE       3 //_FS_MINIMIZE、 _FS_READONLY、 _USE_STRFUNC、 _USE_MKFS、_USE_FORWARD 这些宏是用来对文件系统进行裁剪的，具体见下表
#define _CODE_PAGE       1 //就支持ASCII码，小内存伤不起
。。。。。。。
#define _VOLUMES       1       //注意：Tiny-FATFS仅支持一个逻辑设备，设为1
#define       _FS_TINY       1       //就是这个地方，设为1之后就是Tiny-FATFS了，编译之后你会发现比设为0的时候用的RAM少不少，只需1K，当然牺牲就是变慢了

4.编写diskio.c里面的5个接口函数。
前面5个接口函数我是参照原子哥的代码改的，我把除了SD_CARD的其他选项全删了，只留下SD_CARD的部分，因为其他的设备都用不上。（具体代码见附件）
  get_fattime函数：
DWORD get_fattime (void)
{
      return (((u32)(RTC_DateStr.RTC_Year-(RTC_DateStr.RTC_Year>>4)*6)+20) << 25) /* Year */
            | ((u32)(RTC_DateStr.RTC_Month-(RTC_DateStr.RTC_Month>>4)*6) << 21)    /* Month*/
            | ((u32)(RTC_DateStr.RTC_Date-(RTC_DateStr.RTC_Date>>4)*6) << 16)    /* Day*/
            | ((u32)(RTC_TimeStr.RTC_Hours-(RTC_TimeStr.RTC_Hours>>4)*6) << 11)    /* Hour*/
            | ((u32)(RTC_TimeStr.RTC_Minutes-(RTC_TimeStr.RTC_Minutes>>4)*6) << 5)    /* Min*/
            | ((u32)(RTC_TimeStr.RTC_Seconds-(RTC_TimeStr.RTC_Seconds>>4)*6) >> 1)    /* Sec*/
;
}

  这里使用的是内部的RTC，每1S时间产生一个唤醒中断，然后在中断函数中更新日期时间，注意这里的日期时间都是BCD吗，例如0x16表示的是16年，所以上面做了转换。

5.RTC初始化配置见附件源码了。下面是初始化过程中一个需要注意的地方
  if ((RTC->ISR1 & RTC_ISR1_INITS) == RESET)  //Check calendar has been initialized or not?
  {
RTC_DateStructInit(&RTC_DateStr);
RTC_DateStr.RTC_WeekDay = RTC_Weekday_Friday;
RTC_DateStr.RTC_Date = 6;
RTC_DateStr.RTC_Month = RTC_Month_March;
RTC_DateStr.RTC_Year = 16;
RTC_SetDate(RTC_Format_BIN, &RTC_DateStr);

RTC_TimeStructInit(&RTC_TimeStr);
RTC_TimeStr.RTC_Hours = 20;
RTC_TimeStr.RTC_Minutes = 02;
RTC_TimeStr.RTC_Seconds = 00;
RTC_SetTime(RTC_Format_BIN, &RTC_TimeStr);
  }

就是设置日期时间之前检查是RTC是否已经被设置过了，设置过了就不需要设置了。类似于STM32的备份寄存器，这样子只要不断电RTC的时间就不会复位。顺便提一句，STM8l的RTC还是很稳定、很准的，当时测了两三天跟电脑的时间差不了2秒，美中不足的是没有留出电池供电引脚，单片机断电就完了。
6.硬件SPI配置，这步非常简单，看图

简简单单几句就把它给配置了，做好这个借口，直接就跟原子哥的MMC_SD.c和MMC_SD.H对接上了，修改很少。

7.最后主函数：不适用内存分配函数，直接全局变量作为静态工作区。

测试代码：挂载并新建文件


编译运行结果（RAM包含了自己测试用的一个长度为514字节的buff数组）：

在工程Backup文件夹里面还有一段测试读文件的代码：
res = f_open(&fl,"news/news.txt",FA_READ);
if(res == FR_OK)
{
   Usart1_Str("Open file ok!\r\n");
   Usart1_Str("The news is:\r\n");
   do
   {
   //for(i=0;i<50;i++) buff = 0;
   res = f_read(&fl,buff,512,&r);
   //Usart1_Str(buff);
   if(res || r<512)
   {
      Usart1_Str("Read over!\r\n");
      break; //error or eof
   }
   }
   while(1);
}
else
   Usart1_Str("Open file failed!\r\n");
f_close(&fl);

事先在SD卡里新建一个news/news.txt文件，大小为1026KB,最后测试读出时间是14秒，平均速度是60多Kbyte/s的读出速度，对于一般应用相当够用；
跟另一个用模拟SPI写的工程比较，读取同样的这个文件，耗时一分49秒，平均速度只有10Kbyte/s左右。写入速度没测试，应该会慢一些。。。

建议：使用FATFS时选用内存稍大的点STM单片机，本实验使用的是Medium容量的，上面还有Medium density plus,跟High density的，内存和存储空间都大很多，建议选用后面两种。
STM8L的低功耗貌似很感人，等板子来了在测试了。。。