如何模拟FatFS？

Question

我想在微控制器 (STM32L4xx) 上显示一些数据，使其看起来像是通过 USB 安装到主机 PC 的文件系统上的单个文件。我有一些函数可以在（模拟）文件中的任何请求的偏移量处生成数据。该文件是只读的，没有理由写入它；它可以有一个固定的名称和大小。

这几乎是 Chan's FatFS 和类似库的相反用例：我没有真正的文件系统，我不想访问文件系统，我只想做任何事情有必要向 USB 主机提供模拟（假）文件系统（带有单个文件）。

我认为作为大容量存储设备（例如 Mbed）出现的引导加载程序必须做类似的事情，因为当您将十六进制文件拖放到看起来像的东西上时，程序数据（可能）不会写入真实的文件系统像 Mbed 存储设备；我想它存储在某个地方，但不是在可见的实际文件系统中。

任何人都可以根据这些内容向我指出一些示例代码吗？

Answer 1

因为只有一个定长文件，所以不用太在意文件系统结构，在PC上创建一次，就把它当成一个固定的文件头。该设备根本不需要 FatFS 代码。一个空的 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 mtools 包

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

这将创建一个具有一侧、一个磁道和五个 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

如果需要更多，请增加扇区数 space。

更新

我发现我的 mformat 在创建更大的文件系统时遇到问题（或者我找不到正确的参数）。还有另一个名为 mkdosfs 的实用程序，它对我来说效果更好，例如

/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

更大的文件系统当然会包含更多开销，但您会发现其中大部分只是一个运行数字（FAT 中的簇链），也可以动态生成, 只要图像只包含一个大文件。

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。您现在可以获取映像的前 2048 个字节，并将其放入您的程序中以初始化虚拟磁盘映像。

USB设备代码可以从STM32CubeL4中的Applications/USB_Device/MSC_Standalonedemo入手，将STM32变成SD卡reader。丢掉SD卡相关的代码，只提供前四个扇区的固定图像数据，其余的是你的文件数据。

我自己还没有尝试过，所以有些操作系统可能会卡在这个小磁盘映像上，在这种情况下，请尝试使用 mformat.

创建标准软盘映像

如何模拟FatFS？

How to emulate FatFS?

filesystems

emulation

microcontroller

stm32

fatfs