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SD卡应用总结(Fatfs)
转载自：SD卡应用总结（FatFs）
对于SD卡的应用，想必大家都尝试多。不过，很多网友恐怕只停留在实验的基础上吧。对于SD卡在文件系统下或者不带文件系统下，对SD卡的操作都是很简单的。是的，只是简单的文件读写确实不难。但是，如果每秒钟不停的写数据，而且是不停的工作，恐怕SD卡的应用就没有这么简单了吧，有时总会出现一些莫名其妙的问题。
不知道大家是否遇到过这些问题？本人开发了几个关于SD卡的项目，例如，定时拍照、定时录音等。对于这样的项目，基本上要求每一秒都在不停的写数据，而且一般一天工作好几个小时，甚至会不停的工作。在这些项目中，本人遇到太多的问题，下面把遇到的问题及解决方法与大家分享，希望有同样经验的网友一起分享一下您的经验。
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问题1：根目录下文件毁坏。
现象：在FatFs下可以读写文件，可在PC上无法打开目录，提示文件毁坏。
分析：通过WinHex软件打开磁盘，发现目录完全正常，但是FAT表已经毁坏，引起的原因可能是带电插拔。
解决：既然是FAT表与目录对不上，而且FAT毁坏，就是用PC修复也只会删除这些文件，对于我们的单片机来说，也没有好的解决方法，那就格式吧。
下面的代码用于判断FAT表是否和文件目录对应的上，使用的方法是：扫描FAT表，看看应用了多少簇，在通过读取FSInfo扇区的信息，看这两者是否一致。一致时为正确，不一致一般有问题。
1 /*-----------------------------------------------------------------------*/ 2 /* File system check */ 3 /*-----------------------------------------------------------------------*/ 4 5 FRESULT f_fsCheck( 6 const TCHAR *path, /* Pointer to the logical drive number (root dir) */ 7 DWORD *nclst, /* Pointer to the variable to return number of free clusters */ 8 FATFS **fatfs /* Pointer to pointer to corresponding file system object to return */ 9 )10 {11 FRESULT res;12 FATFS *fs;13 DWORD n, clst, sect, stat;14 UINT i;15 BYTE fat, *p;16 17 /* Get drive number */18 res = chk_mounted(&path, fatfs, 0);19 fs = *fatfs;20 if (res == FR_OK)21 {22 /* Get number of free clusters */23 fat = fs->fs_type;24 n = 0;25 if (fat == FS_FAT12)26 {27 clst = 2;28 do {29 stat = get_fat(fs, clst);30 if (stat == 0xFFFFFFFF) { res = FR_DISK_ERR; break; }31 if (stat == 1) { res = FR_INT_ERR; break; }32 if (stat == 0) n++;33 } while (++clst < fs->n_fatent);34 }35 else36 {37 clst = fs->n_fatent;38 sect = fs->fatbase;39 i = 0; p = 0;40 BYTE cnt = 0;41 do{42 if(!i)43 {44 res = move_window(fs, sect++);45 if (res != FR_OK) break;46 p = fs->win;47 i = SS(fs);48 }49 if (fat == FS_FAT16)50 {51 if (LD_WORD(p) == 0) n++;52 p += 2; i -= 2;53 }54 else55 {56 if ((LD_DWORD(p) & 0x0FFFFFFF) == 0)57 {58 if (++cnt > 10) // 连续10个空簇，退出59 {60 break;61 }62 }63 else64 {65 n++;66 cnt = 0;67 }68 p += 4; i -= 4;69 }70 } while (--clst);71 }72 73 if (fs->last_clust > (n+10))74 {75 res = FR_INT_ERR;76 }77 }78 LEAVE_FF(fs, res);79 }
FatFs中并没有这个函数，是本添加的。后面我们可以调用这个函数实现FAT检查功能。
1 /************************************************************************************** 2 * FunctionName : FatFileSystemCheck() 3 * Description : FsInfo校验 4 * EntryParameter : None 5 * ReturnValue : 返回操作结果 6 **************************************************************************************/ 7 u8 FatFileSystemCheck(void) 8 { 9 FATFS *pFs;10 FATFS fs;11 FRESULT res;12 DWORD fre_clust;13 14 f_mount(0, &fs);15 res = f_fsCheck("", &fre_clust, &pFs);16 f_mount(0, 0);17 18 return res;19 }
后面我们可以通过此函数的返回值，看是否要格式。
1 if (FatFileSystemCheck() != FR_OK) // 文件系统毁坏，格式2 {3 App_Format();4 }
问题2：根目录正常，里边的文件夹毁坏。
现象：在FatFs下可以读写文件，可在PC上可以打开根目录，却无法里面的文件夹，提示文件毁坏。
分析：通过WinHex软件打开磁盘，发现目录完全正常，但是FAT表与目录数据对应不上，引起的原因可能是带电插拔。
解决：既然是FAT表与目录对不上，就是用PC修复也只会删除这些文件，对于我们的单片机来说，也没有好的解决方法，那就删除这个文件吧。
下面的代码用于判断用于判断是否可以在这个文件夹下新建文件，能新建就是正常的，否则异常，删除这个文件夹。
1 /**************************************************************************** 2 * FunctionName : FatCreateDir() 3 * Description : 创建一个新目录 4 * EntryParameter : folder - 文件夹的名称 5 * ReturnValue : 成功返回真，否则返回假 6 ****************************************************************************/ 7 u8 FatCreateDir(u8 *dir) 8 { 9 FATFS fs;10 FRESULT res;11 DIR dirs;12 f_mount(0, &fs);13 14 res = f_opendir(&dirs, (const TCHAR *)dir); // 打开目录15 if (res == FR_NO_PATH) // 没有则创建16 {17 res = f_mkdir((const TCHAR *)dir); // 创建目录18 if (res != FR_OK)19 {20 FatDeleteFile(dir);21 res = (FRESULT)FatCreateDir(dir);22 }23 }24 25 f_mount(0, 0);26 return res;27 }
问题3：文件大小为0字节，并且无法删除。
现象：文件已经存在，但在PC下无法删除，删除后会自动生成。
分析：既然文件已经创建，但没有内容，说明，文件打开后，写数据失败。
解决：既然文件已经新建，但没有写内容，我们可以在写内容失败后删除此文件，否则后面就删不掉了，只能格式了。
下面的代码用于判断文件是否读写正确，文件内容为0字节，而且写失败就删除。
1 /************************************************************************************** 2 * FunctionName : FatWriteFile() 3 * Description : 写一个文件 4 * EntryParameter : fname - 文件名，包含路径，pBuf - 缓冲，len - 长度 5 * ReturnValue : 成功返回真，否则返回假 6 **************************************************************************************/ 7 u8 FatWriteFile(u8 *fname, u8 *pBuf, u16 len) 8 { 9 FATFS fs;10 FIL fno; 11 UINT bw;12 FRESULT res;13 14 f_mount(0, &fs);15 res = f_open(&fno, (const TCHAR *)fname, FA_OPEN_ALWAYS|FA_WRITE);16 17 if (res == FR_OK)18 {19 res = f_lseek(&fno, fno.fsize); // 获取偏移指针20 if (res == FR_OK)21 {22 res = f_write(&fno, pBuf, len, &bw); // 数据写入23 if ((res != FR_OK) && (fno.fsize == 0))24 {25 res = f_unlink((const TCHAR *)fname);26 }27 }28 }29 30 f_close(&fno);31 f_mount(0, 0);32 return res;33 }
问题4：SD卡电源无法关断。
现象：通过I/O端口控制SD卡电源，关断后SD卡电源端还有2.9V左右的电压。
分析：不管用mos管还是电源芯片，通过I/O端口控制都应该截断电源，但事实上SD卡电源叫还是有电，原因是这些电压是通过SPI的4个端口串进去了，特别是片选管脚。
解决：既然是通过这几个管脚窜进去的，那么在关掉电源之前让这几个管脚都没有电压输入就可以了。
问题5：临界代码。
现象：在操作文件系统时有时还没有读写完成，就断电或插拔SD卡。
分析：如果没有写完数据就直接断电或插拔会导致文件或文件系统毁坏。
解决：在对文件进行写操作时进来减小临界代码的尺寸。
我们可以尽量减少操作文件的时间，如果时间不能减少，我们可以减少临界代码的尺寸，可以在代码中添加f_sync()函数。例如下面的写WAV文件中，由于需要分别写入头和文件内容，我们可以再写入一段数据后添加一个同步还是。
1 /**************************************************************************** 2 * FunctionName : FatWriteWave() 3 * Description : 写WAV文件 4 * EntryParameter : fname - 路径，pHd - 文件头，pDat - 数据，datLen - 数据长度 5 * ReturnValue : 成功返回0，否则返回1 6 ****************************************************************************/ 7 u8 FatWriteWave(u8 *fname, u8 *pHd, u8 hdLen, u8 *pDat, u16 datLen) 8 { 9 FATFS fs;10 FIL fno;11 UINT bw;12 FRESULT res;13 14 f_mount(0, &fs);15 res = f_open(&fno, (const TCHAR *)fname, FA_OPEN_ALWAYS|FA_WRITE);16 if (res == FR_OK)17 {18 res = (fno.fsize > 0) ? f_lseek(&fno, fno.fsize) : f_lseek(&fno, hdLen);19 if (res == FR_OK)20 {21 res = f_write(&fno, pDat, datLen, &bw); // 数据写入22 if ((res != FR_OK) && (fno.fsize == 0))23 {24 res = f_unlink((const TCHAR *)fname);25 }26 else27 {28 f_sync(&fno);29 if (res == FR_OK)30 {31 res = f_lseek(&fno, 0);32 if (res == FR_OK)33 {34 res = f_write(&fno, pHd, hdLen, &bw); // 数据写入成功后再写文件头35 if ((res != FR_OK) && (fno.fsize == 0))36 {37 res = f_unlink((const TCHAR *)fname);38 }39 }40 }41 }42 }43 }44 45 f_close(&fno);46 f_mount(0, 0);47 return res;48 }
问题6：FAT表与FSInfo信息不匹配。
现象：为了尽快操作文件，而不用通过FAT遍历就可以知道SD卡的存储状态，在FSInfo中存储了未使用簇数和空闲簇号，但某种原因导致FAT表中是实际使用情况与FSInfo中信息不匹配。
分析：FSInfo中的信息可以快速定位到SD卡中的空闲区域，如果这里的信息不正确，我们只能通过FAT表获取这些信息。如果SD卡很大，特别是应用了很大空间，从FAT表中获取这些信息非常缓慢。
解决：如果某处读写操作非常缓慢时，可能是FAT表与FSInfo中的信息不匹配，我们需要进行一次匹配以矫正FSInfo中的信息。
下面的代码可以通过扫描FAT区获取真正的空闲号和空余空间，同时矫正这些信息。
1 /*-----------------------------------------------------------------------*/ 2 /* Get Number of Free Clusters and proof */ 3 /*-----------------------------------------------------------------------*/ 4 5 FRESULT f_getfreeproof( 6 const TCHAR *path, /* Pointer to the logical drive number (root dir) */ 7 DWORD *nclst, /* Pointer to the variable to return number of free clusters */ 8 FATFS **fatfs /* Pointer to pointer to corresponding file system object to return */ 9 )10 {11 FRESULT res;12 FATFS *fs;13 DWORD n, clst, sect, stat;14 UINT i;15 BYTE fat, *p;16 17 /* Get drive number */18 res = chk_mounted(&path, fatfs, 0);19 fs = *fatfs;20 if (res == FR_OK)21 {22 /* Get number of free clusters */23 fat = fs->fs_type;24 n = 0;25 if (fat == FS_FAT12)26 {27 clst = 2;28 do{29 stat = get_fat(fs, clst);30 if (stat == 0xFFFFFFFF) { res = FR_DISK_ERR; break; }31 if (stat == 1) { res = FR_INT_ERR; break; }32 if (stat == 0) n++;33 } while (++clst < fs->n_fatent);34 }35 else36 {37 clst = fs->n_fatent;38 sect = fs->fatbase;39 i = 0; p = 0;40 do {41 if (!i)42 {43 res = move_window(fs, sect++);44 if (res != FR_OK) break;45 p = fs->win;46 i = SS(fs);47 }48 if (fat == FS_FAT16)49 {50 if (LD_WORD(p) == 0) n++;51 p += 2; i -= 2;52 }53 else54 {55 if ((LD_DWORD(p) & 0x0FFFFFFF) == 0) n++;56 p += 4; i -= 4;57 }58 } while (--clst);59 }60 61 if (fs->free_clust != n)62 {63 fs->free_clust = n;64 fs->last_clust = 0x02;65 if (fat == FS_FAT32) fs->fsi_flag = 1;66 *nclst = n;67 sync(fs); 68 }69 }70 LEAVE_FF(fs, res);71 }
问题7：文件毁坏。
现象：在FatFs下写入文件时，有时由于头没有写对，有时由于尾没有写读，导致文件文件打开。
分析：通过WinHex软件打开磁盘，发现文件内容不正确，有点缺头，有的缺尾。
解决：既然是文件头或未不正确，我们可以对其头或尾进行判断，不正确的可以删除掉。
下面的代码是以JPGE文件为例，如果JPGE文件的头和尾不正确时，图片显示不对，对于头不对时，显示无法打开，如果是尾不正确可以打开，但部分内容无法显示，只能显示部分图像。我们可以通过判断，把不正确的图片删除，保留也没有意义。此发可以应用到其他文件上，至于该判断头还是尾，根据文件更改。
1 /************************************************************************************** 2 * FunctionName : FatJpgFileJud() 3 * Description : 文件判断 4 * EntryParameter : None 5 * ReturnValue : 格式错误返回1，否则返回0 6 **************************************************************************************/ 7 u8 FatJpgFileJud(u8 *fname) 8 { 9 FATFS fs;10 FRESULT res;11 FIL file; 12 UINT br;13 u8 reVal = 1;14 u8 buf[2] = {0};15 16 f_mount(0, &fs);17 res = f_open(&file, (const TCHAR *)fname, FA_READ); // 打开文件18 19 if (res == FR_OK)20 {21 f_lseek(&file, 0); // 打开指定位置22 res = f_read(&file, buf, 2, &br); // 读取数据23 if ((res == FR_OK) && (buf[0] == 0xFF) && (buf[1] == 0xD8)) // 头判断24 {25 f_lseek(&file, file.fsize-2); // 获取偏移指针26 res = f_read(&file, buf, 2, &br); // 读取数据27 if ((res == FR_OK) && (buf[0] == 0xFF) && (buf[1] == 0xD9)) // 尾判断28 {29 reVal = FR_OK;30 }31 }32 }33 34 f_close(&file);35 return (reVal); 36 }
问题8：SD卡数据写入失败。
现象：在FatFs下写入文件时，有时会一次写入不了数据，有时会连续几次写入不了数据。
分析：写入不了数据，是一些存储异常或者SD卡异常导致，例如接触不良、内存或堆栈问题等。
解决：写不了数据并不意味做SD卡有问题，我们可以让设备重启，再写入数据。
如果连续几次写不了数据就格式化SD卡，势必导致SD卡中文件内容的丢失，为了把损失将到最低，我们可以让设备重启，如果仍然无法写入数据，再格式化SD卡。
1 /**************************************************************************** 2 * FunctionName : AppSDCardAbnormal() 3 * Description : SD卡异常处理 4 * EntryParameter : None 5 * ReturnValue : None 6 ****************************************************************************/ 7 void AppSDCardAbnormal(void) 8 { 9 if ((AppPar.WrdErr+CMRPar.SECnt > APP_WRD_ER) && (AppPar.SdcSta == APP_SDC_NRM))10 {11 if (SDGetCardStatus() != SD_CARD_NO) // 读取SD卡状态12 {13 FLSRestart(); // 重启14 }15 else16 {17 AppPar.WrdErr = 0;18 CMRPar.SECnt = 0;19 }20 }21 }
问题9：SD卡热插拔。
现象：在很都时候，我们都需要对SD卡进行热插拔操作，而我们知道，很多文件毁坏都是这样操作导致的。
分析：在读写SD卡时，突出断电由于文件并没有操作完成，会导致文件毁坏。
解决：在对SD卡进行插拔操作时，断掉SD卡的供电。
要读SD卡进行断电操作，可以有很多方法，例如，可以把SD卡锁在设备中，扒卡之前必须开锁，通过锁我们知道要对SD卡进行插拔了，所以，不能再对SD卡操作了，切断SD卡供电。在没有插入卡之前不能对SD卡供电。
当然我们还可以通过按键之类的东西实现，以保证不对SD卡带电操作即可。