FatFS的水动力实验数据存储系统设计

3．1 MicroSD接口函数
SD卡接口函数依据SD卡通信协议V2．0编写，需要SDIO口函数以及SD卡底层接口函数的支持。ST公司提供的库函数中包括了SDIO单元的操作，能很快实现SD卡模式的读写操作。其中，最重要的是2个函数：一个是SD_WriteBlock函数，向SD卡写入数据；另外一个是SD_Read Bl ock函数，用于读取SD卡上面的数据。读／写扇区结构图如图5和图6所示。

3．2 USB接口函数
本数据存储系统在工程中加入ST公司提供的USB函数，在主函数中调用即可完成USB的初始化过程。在中断映射单元中，将可能产生中断的USB事件映射到3个不同的NVIC请求线上：
◆USB低优先级中断(通道20)：可由所有USB事件触发(正确传输，USB复位等)，固件在处理中断前应当首先确定中断源。
◆USB高优先级中断(通道19)：仅能由同步和双缓冲批量传输的正确传输事件触发，目的是保证最大的传输速率。
◆USB唤醒中断(通道42)：由USB挂起模式的唤醒事件触发。
USB接口和SDIO接口都使用了STM32的嵌套向量中断控制器(NVIC)，需要对使用抢占式中断优先级和响应式中断优先级进行配置。设置SDIO接口的中断优先级最高，即抢占式优先级为0，响应式优先级为0。而USB的抢占式中断优先级为1，响应式优先级依次降低。USB接入Host流程图如图7所示。

3．3 RTC模块函数
在本系统中，对STM32F103ZET6的计数器寄存器(RTC_CNTH／RTC_CNTL)和备份数据寄存器(BKP_DRx)进行配置，前者的值表示了基于0时0分0秒数值的累加进位，通过时间处理函数，获得当前日历和时刻信息；后者在于系统上电后，判断是否需要重新进行时钟初始配置，如先写入0xA5A，通过看寄存器是否还是0xA5A，判断是否掉过电。如果掉过电，则需要对系统时间进行校正。

4FatFS文件系统的移植
4．1FatFS文件系统结构
本系统采用基于FatFSV0．09的文件系统。文件系统的作用是保证其读写的数据能够被大多数通用设备识别。例如使用FAT文件系统，通过USB设备可以对存储的文件进行操作，或者取下MicroSD卡后使用标准的读卡器在PC机上读出。当前应用广泛的嵌入式文件系统有μC／ FS、开源的EFSL(Embedded File System Library)与FatFS等。本设计中的FatFS使用ANSI C编写，具有很好的硬件平台独立性，同时层次结构非常清晰，如图8所示。最顶层是应用层，这一层为用户提供一系列API甬数，如f_open、f_close、f_read、f_write等，用户可以像C文件一样读／写FAT文件。中间层FatFS Module完整地实现了FAT协议，用户无需对此进行任何修改。最底层是在移植过程中需要处理的接口，包括存储媒介读／写接口Lowlevel disk I／O和文件创建／修改时间时所需的实时时钟。用户根据具体的硬件编写程序，填充相关函数，即可使FatFS文件系统应用在具体的嵌入式平台设备上。

4．2 FatFS移植
FatFS的最新版本是V0．09。FatFs的主程序包含5个文件，即fdiskio．h、fconf．h、ff．c、ff．h和integer．h。移植中，还需要添加diskio．c文件与diskio．h构成底层的硬件I／O。ff．c和ff．h是主要的应用函数，上层的API函数都在其中；ffconI．h主要涉及FatFS的配置和裁减；而integer．h中定义了FatFS软件所使用的各种数据类型。移植FatFS的过程中不需要对diskio．h和ff．c进行修改。移植工作首先核实integer．h中的数据类型，定义与STM32F103ZET6数据类型是否相符。其次，实现diskio．c中6个主要函数，最后在ffconf．h中对文件系统的裁减配置。diskio．c包含的6个接口函数为：disk_initialize、disk_status、disk ioctl、disk read、disk write和disk_fat time。具体移植过程如下：
DSTATUS disk_initialize(BYTE drv)为存储介质初始化函数。drv是存储介质号码，本设计中是SD卡的初始化函数，只需支持一个存储介质，因此drv设为0。执行无误，返回0值。
DSTATUS disk_status(BYTE drv)为存储介质状态检测函数。检测是否支持当前的存储介质。事实上，只要drv为0，系统就默认为支持，执行无误返回0。
DRESULT disk_read(BYTE drv，BYTE*buff，DWORD sector，BYTE count)为读扇区函数。drv设为0，*burf指向存储的数据，sector是读的起始扇区，count是需要读的扇区数目。将SD卡读数据接口函数根据参数填写、调用，函数执行无误返回0，错误则返回非0。