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把文件系统FatFs移植到串行FLASH中。能够将文档（txt、bmp、docx等格式文件）存入FLASH中（W25Q64芯片）。
文件系统，就是对数据进行管理的方式，可有效地管理存储介质（磁盘、U盘等等）。
使用文件系统时，它为了存储和管理数据，在存储介质建立了一些组织结构，这些结构包括操作系统引导区、目录和文件。目录：FLASH芯片自己建立了一个目录，可以知道自己存储空间里面的数据有什么，地址在哪里。
FatFs是在嵌入式里面应用非常广泛的文件系统，就是一个代码库，这个代码库能对FLASH进行操作，以便于管理FLASH这个存储介质中的文件。
注意：本实验中可能会丢掉原来FLASH中存储的数据，导致液晶屏显示会出现中文乱码，但后面会有重新刷FLASH的教程。
一、Windows系统为例
常见的windows下的文件系统格式包括FAT32、NTFS、exFAT。在使用文件系统前，要先对存储介质进行格式化。格式化时会在存储介质上新建一个文件分配表和目录。这样，文件系统就可以记录数据存放的物理地址，剩余空间。
Windows操作系统为了便于用户对磁盘的管理。加入了磁盘分区的概念，即将一块磁盘逻辑划分为几块，它会把磁盘的分区信息记录到硬盘分区表中。下图中的分区表就相当于目录，指向了基本分区所在的位置。
二、文件系统的结构与特性
使用文件系统时，数据都以文件的形式存储。写入新文件时，先在目录中创建一个文件索引，它指示了文件存放的物理地址，再把数据存储到该地址中。当需要读取数据时，可以从目录中找到该文件的索引，进而在相应的地址中读取出数据。具体还涉及到逻辑地址、簇大小（类似于扇区，最小删除单位）、不连续存储等一系列辅助结构或处理过程。
文件系统的存在使存取数据时，不再是简单地向某物理地址直接读写，而是要遵循它的读写格式。如经过逻辑转换，一个完整的文件可能被分开成多段存储到不连续的物理地址，使用目录或链表的方式来获知下一段的位置。
文件系统的空间示意图：
存储了A.TXT，B.TXT，C.TXT文件 簇可以理解为扇区。
其中，目录表示意图如下：
记录了文件的开始簇位置、大小等信息
开始簇：该文件的起始位置。
文件分配表（存储在FLASH的第0扇区）
第一个扇区指向目录，第二个扇区指向第三个扇区文件。我们根据目录项中指定的A.txt 的首簇为2，然后找到文件分配表的第2簇记录，上面登记的是3，就能确定下一簇是3。找到文件分配表的第3簇记录，上面登记的是4，就能确定下一簇是4......直到指到第11簇，发现下一个指向是FF，就是结束。文件便读取完毕。
为什么要应用文件分配表？
这是我们原本的文件分配表，B.txt文件是从12-65的，我们要删除B文件插入D文件，但是D文件比B文件大，12-65写不开，我们可以从65指向87（空余空间）接着进行存储。
目录表和文件分配表在存储介质格式化的时候就已经创建好。
三、FatFs文件系统
底层是如何写入、擦除、读取字节的程序在FatFs文件系统中是没有的，这些程序是留给用户自己去写，想用在FLASH上就写FLASH相关的操作程序；想用在EEPROM上就写EEPROM相关的操作程序（EEPROM存储空间较小，所以没有用文件系统去管控），想用在SD卡上就写SD卡相关的操作程序。
利用前面写好的SPI Flash芯片驱动，把FatFs文件系统代码移植到工程之中，就可以利用文件系统的各种函数，对SPI Flash芯片以“文件”格式进行读写操作了。
1- FatFs 文件系统源码介绍
FatFs文件系统源码：doc文件夹里面是一些使用帮助文档；在src是FatFs文件系统的源代码。
integer.h：文件中包含了一些数值类型定义（typedef）。
diskio.c：包含底层存储介质的操作函数，这些函数需要用户自己实现，主要添加底层驱动函数。
ff.c： FatFs核心文件，文件管理的实现方法。该文件独立于底层介质操作文件的函数，利用这些函数实现文件的读写。
cc936.c：本文件在option目录下，是简体中文支持所需要添加的文件，包含了简体中文的GBK和Unicode相互转换功能函数。
除diskio.c文件外，其他文件都是可以直接移植到其他存储介质中去使用的。为了使用文件系统，只需要理解integer.h及diskio.c文件并会调用ff.c文件中的函数就可以了。
2- FatFs在程序中的关系网
用户应用程序需要由用户编写，想实现什么功能就编写什么的程序，一般我们只用到f_mount()、f_open()、f_write()、f_read()就可以实现文件的读写操作。FatFs组件中只需要修改ffconf.h（修改宏定义）和diskio.c两个文件。
| 函数 |
条件(ffconf.h) |
备注 |
| disk_status |
总是需要 |
底层设备驱动函数 |
| disk_write |
_FS_READONLY == 0 支持写、读文档，为1不支持写入，只读 |
|
| disk_ioctl (GET_SECTOR_COUNT) |
_USE_MKFS == 1 格式化（目录表等写进去） |
|
| disk_ioctl (GET_SECTOR_SIZE) |
_MAX_SS != _MIN_SS 获取最大最小的缓冲 配置扇区大小 |
|
| disk_ioctl (CTRL_TRIM) |
_USE_TRIM == 1 |
|
| ff_convert |
_USE_LFN != 0 |
Unicode支持，为支持简体中文，添加cc936.c到工程即可 |
| ff_cre_syncobj |
_FS_REENTRANT == 1 |
FatFs可重入配置，需要多任务系统支持(一般不需要) |
| ff_mem_alloc |
_USE_LFN == 3 |
长文件名支持，缓冲区设置在堆空间(一般设置_USE_LFN = 2 ) |
四、配置FatFs移植程序
1-配置diskio.c文件
1. DSTATUS disk_status 函数
用于获取底层设备（FLASH）的状态。
形参：设备号
返回值：STA_NOINIT：指示设备尚未初始化，尚未准备好工作。
STA_NODISK：驱动器中没有介质
STA_PROTECT：写保护状态
/* Disk Status Bits (DSTATUS) */
#define STA_NOINIT 0x01 /* Drive not initialized */
#define STA_NODISK 0x02 /* No medium in the drive */
#define STA_PROTECT 0x04 /* Write protected */
2.disk_initialize 函数
初始化所用的设备
形参与返回值与上面函数相同
3.disk_read 函数
DRESULT disk_read (
BYTE pdrv, /* Physical drive nmuber to identify the drive */
BYTE *buff, /* Data buffer to store read data */
DWORD sector, /* Sector address in LBA */
UINT count /* Number of sectors to read */
)形参：设备号，上层ff.c文件调用此函数从FLASH（设备号的设备）读出来的数据存储在*buff（指针指向的数组缓冲区）中，需要读取FLASH（设备）哪个扇区，要读取多少个扇区。
返回值：RES_OK (0) 函数成功。
RES_ERROR 读取操作期间发生不可恢复的硬错误。
RES_PARERR 传入的形参有错误。
RES_NOTRDY 设备尚未初始化。
4.disk_write 函数
DRESULT disk_write (
BYTE pdrv, /* Physical drive nmuber to identify the drive */
const BYTE *buff, /* Data to be written */
DWORD sector, /* Sector address in LBA */
UINT count /* Number of sectors to write */
)形参：设备号，要写入数据的指针（数组），要写入的扇区的地址，写入多少个扇区。
返回值与上面的read函数一样。
5.disk_ioctl 函数
控制设备特定的功能和其他功能，而不是一般的读/写。
DRESULT disk_ioctl (
BYTE pdrv, /* Physical drive nmuber (0..) */
BYTE cmd, /* Control code */
void *buff /* Buffer to send/receive control data */
)形参：设备号；命令；输入或输出一个指针（依据命令而定）
返回值与上面的read函数一样。
常用的命令：
GET_SECTOR_COUNT:存储设备有多大 该命令是DWORD类型
GET_SECTOR_SIZE:每个扇区有多大 配置要支持的扇区大小范围，当_MAX_SS大于_MIN_SS时，FatF被配置为可变扇区大小。我们应该更改ffconf.h里面的：_MAX_SS宏定义为4096，因为FLASH 每个扇区是 4096 个字节。该命令是WORD类型
GET_BLOCK_SIZE:每个block有多大 文件系统以block为单位进行擦除 该命令是DWORD类型。
switch(cmd)//对传入的命令进行分析
{
case GET_SECTOR_COUNT://存储设备有多大
*(DWORD*)buff = 2048-514;//有2048个扇区
break;
case GET_SECTOR_SIZE://每个扇区有多大
*(WORD*)buff = 4096;//每个扇区4096个字节
break;
case GET_BLOCK_SIZE://每个block有多大
*(DWORD*)buff = 1;//文件系统以block为单位进行擦除
break;
}
res = RES_OK;
return res;这些程序是底层的程序，在使用文件系统的时候最好不要直接调用，我们一般使用f_mount函数来调用这些底层函数，实现底层程序与上层程序之间的隔离。
2-配置移植程序
1.f_mount 函数
FRESULT f_mount (
FATFS* fs, /* Pointer to the file system object (NULL:unmount)*/
const TCHAR* path, /* Logical drive number to be mounted/unmounted */
BYTE opt /* 0:Do not mount (delayed mount), 1:Mount immediately */
)形参：文件系统指针；字符串类型的路径（也就是我们宏定义的设备的号码）；安装选项：0：现在不挂载（要在第一次访问时挂载），1:强制挂载并检查它是否准备好工作，一般配置为1。
2.f_mkfs 函数
格式化，创建文件系统
形参：选择要格式化的文件系统；第二个参数为0（硬盘）；每个存储单元（扇区）的大小。
3.f_open 函数
打开文件函数
FRESULT f_open (
FIL* fp, /* Pointer to the blank file object */
const TCHAR* path, /* Pointer to the file name */
BYTE mode /* Access mode and file open mode flags */
)形参：文件指针；创建的文件名，这里要包含创建文件所在的目录（1： 代表着是在FLASH下）；模式（对该文件的权限）
权限如下：
其中：FA_CREATE_ALWAYS：创建一个新文件。如果文件存在，它将被截断并覆盖。
4. f_write 函数
往文件里面写入数据。
FRESULT f_write (
FIL* fp, /* Pointer to the file object */
const void *buff, /* Pointer to the data to be written */
UINT btw, /* Number of bytes to write */
UINT* bw /* Pointer to number of bytes written */
)形参：文件指针；要写入的内容；要写入多少个字节；返回值，返回写入了多少个字节。
5.f_close 函数
要关闭哪个文件。
FRESULT f_close (
FIL *fp /* Pointer to the file object to be closed */
)形参：文件指针
6.f_read 函数
读取文件内容。
FRESULT f_read (
FIL* fp, /* Pointer to the file object */
void* buff, /* Pointer to data buffer */
UINT btr, /* Number of bytes to read */
UINT* br /* Pointer to number of bytes read */
)形参：文件指针；你要读取的内容存储在哪里（指针）；要读取多少个字节；真正读回来多少个字节
3-其余问题汇总
如何设置长文件名？
在ffconf.h文件中我们把下面这个宏定义改为1，并且要添加cc936.c文件，这样我们文件的文件名也可以用中文来命名。
为何进行地址的偏移
这里用的flash芯片有8M字节，每个扇区4096字节，我们把前面2M字节空出用于其他（野火板子自带的内容），后面6M字节给FatFS使用。那么，需要将所有的地址都偏移2M，即512个扇区的空间。
在我们写完这个程序之后，我们可以与官方例程中的“USB—外部FLASH模拟U盘”程序结合，将这个程序下载到板子里面之后，再下载官方的那个程序，板子要用数据线与电脑相连，这样FLASH就可以当作U盘使用，我们写的文件也会在里面体现。