如何模仿FatFS？

Question

我想在一个微控制器(STM32L4xx)上显示一些数据，就像它是安装在USB上的文件系统上的一个文件一样，安装到主机PC上。我有一些函数，可以在(模拟的)文件中任何请求的偏移量处生成数据。该文件只能读取，没有写入它的理由；它可以有固定的名称和大小。

这与陈氏FatFS和类似库的使用情况正好相反:我没有真正的文件系统，我也不想访问文件系统，我只想做任何必要的事情来向USB主机展示一个模拟(伪造)文件系统(带有一个文件)。

我认为，作为大规模存储设备(如Mbed)出现的引导加载程序必须执行类似的操作，因为当您将十六进制文件拖放到看起来像Mbed存储设备的文件系统上时，程序数据(可能)不会写入真正的文件系统；我设想它存储在某个地方，但不像可见的文件系统那样存储在实际的文件系统中。

有人能向我指出一些类似的示例代码吗？

Answer 1

因为只有一个固定长度的文件，所以您不必过多地使用文件系统结构，而是在PC上创建一次，并将其视为一个固定的头。该设备根本不需要FatFS代码。否则，空FAT文件系统上的文件将从第一个空闲扇区开始连续存储。

首先，让我们创建一个最小的FAT文件系统映像，例如在linux上使用工具包。

mformat -v "EMBEDDED FS" -t 1 -h 1 -s 5 -S 2 -C -i fs.img -c 1 -r 1 -L 1

这将创建一个一边、一个轨道和五个512字节长扇区的磁盘映像。前四个扇区是引导扇区，两个FAT，和根目录，第五个扇区可以容纳一个512字节长的文件。

$ mdir -i fs.img 
 Volume in drive : is EMBEDDED FS
 Volume Serial Number is 061F-DA50
Directory for ::/

No files
                                512 bytes free

如果您需要更多的空间，请增加扇区的数量。

更新

我发现我的mformat很难创建更大的文件系统(或者我找不到正确的参数)。还有一个名为mkdosfs的实用程序，它对我工作得更好。

/sbin/mkdosfs -f 1 -n "EMBEDDED FS" -r 16 -s 64 -S 512 -v -C big.img 524256

创建一个512 MB的文件系统。

$ mdir -i big.img
 Volume in drive : is EMBEDDED FS
 Volume Serial Number is 5457-0DF4
Directory for ::/

No files
                        536 739 840 bytes free

一个更大的文件系统当然会包含更多的开销，但是您会发现，大多数文件只是一个运行号(FAT中的集群链)，只要映像只包含一个大文件，就可以动态生成它。

现在创建一个具有所需长度的文件，并将其复制到图像中。

echo 'hello world' > testfile.txt
mcopy -i fs.img testfile.txt ::/

并使用hd转储结果(*表示重复前面的行)

$ hd fs.img
00000000  eb 3c 90 4d 54 4f 4f 34  30 31 38 00 02 01 01 00  |.<.MTOO4018.....|
00000010  02 10 00 05 00 f0 01 00  05 00 01 00 00 00 00 00  |................|
00000020  00 00 00 00 00 00 29 65  83 db 06 45 4d 42 45 44  |......)e...EMBED|
00000030  44 45 44 20 46 53 46 41  54 31 32 20 20 20 fa 31  |DED FSFAT12   .1|
00000040  c0 8e d8 8e c0 fc b9 00  01 be 00 7c bf 00 80 f3  |...........|....|
00000050  a5 ea 56 00 00 08 b8 01  02 bb 00 7c ba 80 00 b9  |..V........|....|
00000060  01 00 cd 13 72 05 ea 00  7c 00 00 cd 19 00 00 00  |....r...|.......|
00000070  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
*
000001b0  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 80 00  |................|
000001c0  01 00 01 00 05 00 00 00  00 00 05 00 00 00 00 00  |................|
000001d0  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
*
000001f0  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 55 aa  |..............U.|
00000200  f0 ff ff ff 0f 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
00000210  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
*
00000400  f0 ff ff ff 0f 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
00000410  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
*
00000600  45 4d 42 45 44 44 45 44  20 46 53 08 00 00 33 80  |EMBEDDED FS...3.|
00000610  3e 4f 3e 4f 00 00 33 80  3e 4f 00 00 00 00 00 00  |>O>O..3.>O......|
00000620  54 45 53 54 46 49 4c 45  54 58 54 20 18 00 a7 80  |TESTFILETXT ....|
00000630  3e 4f 3e 4f 00 00 a7 80  3e 4f 02 00 0c 00 00 00  |>O>O....>O......|
00000640  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
*
00000800  68 65 6c 6c 6f 20 77 6f  72 6c 64 0a 00 00 00 00  |hello world.....|
00000810  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
*
00000a00

正如预期的那样，文件内容从偏移量0x0800开始存储，就在四个保留扇区之后。现在可以获取映像的第一个2048字节，并将其放入程序中以初始化虚拟磁盘映像。

对于USB设备代码，您可以从STM32CubeL4中的STM32CubeL4演示开始，它将STM32转换为SD读卡器。扔掉与SD卡相关的代码，只为前四个扇区提供固定的图像数据，为其余的扇区提供文件数据。

我自己还没有试过，所以一些操作系统可能会阻塞这个小磁盘映像，在这种情况下，尝试用mformat创建一个标准的软盘映像。