FATFS 文件系统移植到瑞萨 RZ/T2M 主控上，并通过 IAR 开发环境驱动 SDNAND

一、准备工作

1. 开发环境

• IAR Embedded Workbench for Arm (版本匹配 RZ/T2M)

• 瑞萨 RZ/T2M 的 SDK 或 BSP 包（包含硬件抽象层 HAL 驱动）

2. 硬件准备

• RZ/T2M 开发板

• SDNAND 模块连接到开发板（确保硬件连接正确，通常是 SPI 接口）

3. 软件资源

• FATFS 文件系统源码（可从 FATFS 官方网站 获取）

• SDNAND 驱动库（若无官方提供，需要根据芯片手册自行编写）

4. 文档和工具

• 瑞萨 RZ/T2M 数据手册和参考手册

• 逻辑分析仪或示波器（用于调试 SPI 通信）

二、移植步骤

1. 配置 IAR 项目环境

1. 创建一个新工程，选择 RZ/T2M 作为目标芯片。

2. 确保 SDK/BSP 中的 HAL 层 SPI 驱动已添加到工程中。

3. 将 FATFS 的源代码添加到工程中：

• ff.c, ff.h, diskio.c, diskio.h。

2. 编写 SDNAND 驱动接口

FATFS 通过 diskio.c 文件与底层存储设备交互。需要实现以下函数：

c复制代码DSTATUS disk_initialize(BYTE pdrv);
DSTATUS disk_status(BYTE pdrv);
DRESULT disk_read(BYTE pdrv, BYTE *buff, DWORD sector, UINT count);
DRESULT disk_write(BYTE pdrv, const BYTE *buff, DWORD sector, UINT count);
DRESULT disk_ioctl(BYTE pdrv, BYTE cmd, void *buff);

实现细节：

• disk_initialize
  初始化 SPI 接口，检测 SDNAND 卡是否存在，并配置卡的工作模式。

• disk_status
  检查 SDNAND 卡状态，例如是否已初始化。

• disk_read
  使用 SPI 发送读命令，将数据从 SDNAND 读取到 buff 中，支持多扇区读取。

• disk_write
  使用 SPI 写命令，将 buff 中的数据写入 SDNAND，支持多扇区写入。

• disk_ioctl
  实现控制命令，例如获取扇区大小、总扇区数等。

3. 修改 FATFS 配置

在 ffconf.h 中，配置以下参数：

• FF_FS_TINY：0（正常模式）

• FF_MAX_SS：512（SDNAND 扇区大小）

• FF_USE_LFN：1（支持长文件名）

• FF_FS_REENTRANT：1（支持多任务）

4. 挂载文件系统

在主程序中，使用 FATFS 提供的 API：

c复制代码FATFS fs;
FIL file;
FRESULT res;// 挂载文件系统res = f_mount(&fs, "", 1);if (res != FR_OK) {    printf("Mount failed! Error: %d
", res);
}// 创建或打开文件res = f_open(&file, "test.txt", FA_WRITE | FA_CREATE_ALWAYS);if (res == FR_OK) {
    f_write(&file, "Hello, World!", 13, &bw);
    f_close(&file);
} else {    printf("File open failed! Error: %d
", res);
}

5. 调试和验证

1. 编译项目，确保无错误。

2. 烧录代码到 RZ/T2M，运行程序。

3. 使用逻辑分析仪检查 SPI 通信。

4. 在 SDNAND 卡中查看是否正确写入数据。

三、注意事项

1. SPI 配置

• 设置合适的 SPI 时钟频率，通常推荐低于 25MHz。

• 确保 SPI 的模式（Mode 0 或 Mode 3）与 SDNAND 兼容。

2. 扇区对齐

• FATFS 依赖于存储设备的扇区对齐，确保 SDNAND 的读写缓冲区是 512 字节对齐的。

3. 调试技巧

• 启用 FATFS 的调试日志功能，打印出详细的文件系统操作日志。

• 在 SPI 的读写函数中添加错误检查代码。

以下是针对瑞萨 RZ/T2M 的通用 FATFS 文件系统实现，包含 diskio.c 的完整代码和文件系统挂载示例。

1. diskio.c 实现代码

c复制代码#include "diskio.h"#include "hal_spi.h" // 瑞萨 SPI 驱动头文件#include "sdnand_driver.h" // 假设已实现 SDNAND 的基本读写驱动#define DEV_SD    0 // 定义 SDNAND 设备号// 磁盘初始化DSTATUS disk_initialize(BYTE pdrv) {    if (pdrv == DEV_SD) {        if (sdnand_init() == 0) {            return 0; // 成功
        }        return STA_NOINIT;
    }    return STA_NOINIT;
}// 获取磁盘状态DSTATUS disk_status(BYTE pdrv) {    if (pdrv == DEV_SD) {        return 0; // 正常状态
    }    return STA_NOINIT;
}// 读磁盘扇区DRESULT disk_read(BYTE pdrv, BYTE *buff, DWORD sector, UINT count) {    if (pdrv == DEV_SD) {        if (sdnand_read(buff, sector, count) == 0) {            return RES_OK; // 成功
        }        return RES_ERROR;
    }    return RES_PARERR;
}// 写磁盘扇区DRESULT disk_write(BYTE pdrv, const BYTE *buff, DWORD sector, UINT count) {    if (pdrv == DEV_SD) {        if (sdnand_write(buff, sector, count) == 0) {            return RES_OK; // 成功
        }        return RES_ERROR;
    }    return RES_PARERR;
}// 磁盘 I/O 控制DRESULT disk_ioctl(BYTE pdrv, BYTE cmd, void *buff) {    if (pdrv == DEV_SD) {        switch (cmd) {        case CTRL_SYNC:            return RES_OK; // 同步成功
        case GET_SECTOR_COUNT:
            *(DWORD *)buff = sdnand_get_sector_count(); // 返回总扇区数
            return RES_OK;        case GET_SECTOR_SIZE:
            *(WORD *)buff = 512; // 扇区大小固定为 512 字节
            return RES_OK;        case GET_BLOCK_SIZE:
            *(DWORD *)buff = 8; // 假设擦除块大小为 8 扇区
            return RES_OK;
        }
    }    return RES_PARERR;
}

2. 文件系统挂载示例

主程序代码

c复制代码#include "ff.h"#include "diskio.h"#include <stdio.h>// 文件系统实例FATFS fs;
FIL file;void main(void) {
    FRESULT res;
    UINT bw;    // 初始化硬件
    hardware_init(); // 假设有初始化函数

    // 挂载文件系统
    res = f_mount(&fs, "", 1);    if (res != FR_OK) {        printf("File system mount failed! Error: %d
", res);        while (1);
    }    // 创建并写入文件
    res = f_open(&file, "hello.txt", FA_WRITE | FA_CREATE_ALWAYS);    if (res == FR_OK) {        const char *text = "Hello, RZ/T2M + FATFS!";
        f_write(&file, text, strlen(text), &bw);
        f_close(&file);        printf("File written successfully!
");
    } else {        printf("File open failed! Error: %d
", res);
    }    // 卸载文件系统
    f_mount(NULL, "", 1);
}

3. SDNAND 驱动实现（sdnand_driver.c 示例）

c复制代码#include "hal_spi.h"#include "sdnand_driver.h"// 假设 SPI 通信句柄SPI_HandleTypeDef hspi;// 初始化 SDNANDint sdnand_init(void) {    // 配置 SPI
    HAL_SPI_Init(&hspi);    // 发送初始化命令（具体命令取决于 SDNAND 手册）
    return sdnand_send_command(INIT_COMMAND);
}// 读扇区int sdnand_read(uint8_t *buff, uint32_t sector, uint32_t count) {    uint32_t addr = sector * 512; // 扇区地址转换为字节地址
    return sdnand_read_data(addr, buff, count * 512);
}// 写扇区int sdnand_write(const uint8_t *buff, uint32_t sector, uint32_t count) {    uint32_t addr = sector * 512;    return sdnand_write_data(addr, buff, count * 512);
}// 获取总扇区数uint32_t sdnand_get_sector_count(void) {    return 1024 * 1024; // 假设容量为 1GB}

4. 测试与验证

调试步骤

1. 编译与烧录

• 使用 IAR 工具编译项目，无错误后烧录到 RZ/T2M 开发板。

2. 运行程序

• 确保程序运行后能够创建 hello.txt 文件。

3. 检查 SDNAND 内容

• 将 SDNAND 数据导出到 PC，检查是否写入了 Hello, RZ/T2M + FATFS! 内容。

4. SPI 调试

• 使用逻辑分析仪捕捉 SPI 通信，确保时序符合 SDNAND 手册要求。

5. 注意事项

• 扇区大小：确保 SDNAND 的实际扇区大小与 FATFS 的配置一致（通常为 512 字节）。

• SPI 时钟：根据 SDNAND 的规格书，选择适当的 SPI 时钟频率（建议初始使用低于 10MHz 的时钟）。

• 调试日志：在 FATFS 中启用调试日志功能，便于定位问题。

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