今天給大家介紹一款適用于單片機的嵌入式文件系統——znFAT。 這款文件系統由嵌入式大佬于振南開發，并在 gitee 開源共享的。

gitee倉庫地址為（復制到瀏覽器打開）：

https://gitee.com/dbembed/znfat

一、介紹

znFAT 并非一個標新立異的東西，它絕大部分與現行的微軟 FAT32 文件系統高度兼容。這意味著，它可實現與Windows、Linux等主流操作系統之間的文件無界互通。

znFAT 因其獨特的嵌入式應用背景與功能需求，在設計與實現上都引入了大量的創新思想與技術，其中所流露出來的各種開發技巧，對于廣大工程師更是一筆巨大的精神與知識財富。 代碼目錄文件： 其中 znFAT.c 與 znFAT.h 是 znFAT 的主體。前者是對各種功能函數的具體實現，后者對相關數據結構、宏進行定義。

mytype.h 對數據類型進行重定義；

deviceio.c 通過一些底層函數接口與存儲設備扇區讀寫驅動進行對接；

congfig.h 可以對 znFAT 進行相關的配置。

相關的頭文件是 znFAT 在實現過程中要使用的一些代碼資源，比如漢字碼表、功能扇區模板數據等。

二、關鍵代碼解析

znFAT_Init 函數（在znFAT.c文件中）功能： 文件系統初始化函數，將完成文件系統初始化參數集合的裝入，為以后的文件操作作好準備。

1、定位 DBR 扇區（主要是找到 BPB 所在扇區）

讀取物理 0 扇區通過判斷是否是MBR扇區，若是 MBR 則從中提取B PB 扇區號，若不是 MBR 而是DBR則BPB扇區號為0； 判斷是否是 MBR 的依據是前三個字節是否是：

DBR_MARK {0XEB,0X58,0X90} //DBR的標志碼

2、得到BPB所在扇區號后，通過讀取 BPB 扇區得到文件系統的信息

首先，判斷此文件系統的類型是否是 FAT32 文件系統，若是FAT32文件系統則依據讀出BPB來填充全局結構體。

UINT32 BPB_Sector_No; ? //DBR(BPB)所在扇區號
UINT32 BytesPerSector; //每個扇區的字節數
UINT32 FATsectors; ? ?  //FAT表所占扇區數
UINT32 SectorsPerClust; //每簇的扇區數
UINT32 FirstFATSector; //第一個FAT表所在扇區
UINT32 FirstDirSector; //第一個目錄所在扇區
UINT32 Total_SizeKB; ?  //磁盤的總容量，單位為KB

UINT32 FSINFO_Sec; ? ?  //FSINFO扇區所在的扇區
UINT32 Free_nCluster; ? //空閑簇的個數
UINT32 Next_Free_Cluster; //下一空簇

如果一個磁盤格式化后沒有卷標，則其存儲空間就沒有一點占用，此時FSINFO記錄的剩余空簇數為 XFFFFFFFF。

三、znFAT的移植

移植過程比較簡單，主要有兩步：

數據類型重定義與ROM數據讀取函數的實現；

存儲設備物理扇區讀/寫驅動。

1、數據類型重定義與ROM數據讀取函數的實現

根據目標平臺實際的數據類型對 mytype.h 中的類型進行重新定義，包括無符號整型、有符號整型與ROM數據類型。 存儲在芯片 ROM 中的數據，比如漢字編碼表，就是ROM數據類型。 以STM32單片機為例，類型重定義如下：

2、存儲設備物理扇區讀/寫驅動


znFAT 的整體結構分為3層：物理層、實現層、應用層。




物理層是整個 znFAT 的根基，znFAT 通過它來操作存儲設備，為其正常運轉提供扇區讀/寫服務。

移植工作主要在實現和調試物理層，只要物理層沒問題，那么后續工作就很簡單了。 znFAT在物理層只留出一個設備驅動接口，不關心實際是什么存儲設備，也不關心驅動程序實現的具體細節，它只認識扇區地址與標準的 512 字節的扇區數據。

四、常見問題

1、znFAT的穩定性、正確性等指標是如何保證的？

znFAT 自發布之后基本沒有出現過問題。在實際工程項目中的應用也有很多，經歷了諸如大數據量、長時間、頻率讀/寫等嚴峻的嘗試，最終表面它是沒有問題，且是穩定的。

2、znFAT能否應用于FlashROM或U盤，還是只能用于SD卡？

znFAT 對物理存儲設備進行了抽象，它根本不關心具體存儲設備是什么，只關心是否能夠通過連續的地址正確讀/寫它的扇區。

3、znFAT編譯之后，超出了的單片機的ROM和RAM容量怎么辦？

znFAT 本身占用的 RAM 資源最小可達到 900 字節，最多 1300 字節左右；ROM資源占用一般為 20~60KB。 影響他們的主要原因為：znFAT 的不同工作模式；目標芯片CPU與編譯器的差異。

4、znFAT是否支持長文件名？

znFAT 對長文件名的支持非常全面，使用者可以對長文件名的最大長度進行配置，以面用于存儲長文件名的緩沖區占用過多內存。 另外，該文件系統還設計了長文件名功能的總開關，關閉之后將不再支持長文件名功能。

5、znFAT是否允許進行商業應用？

znFAT是完全免費、自由而且長期有人維護與改進的開源項目。但是對于商業應用，znFAT與作者均不承擔任何后果與責任。

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