由于之前需要使用片上的flash多余的部分來搭建文件系統(tǒng)，但是沒有找到使用片上的教程，都是利用片外的flash教程。后來發(fā)現(xiàn)能直接使用fal軟件包作為flash設(shè)備抽象層，向上可以提供文件系統(tǒng)的接口，向下可以驅(qū)動片內(nèi)的flash。這里放上之前使用的筆記。

1.簡介

littlefs 在 RT-Thread 上運行的層級關(guān)系圖如下所示：

開發(fā)者使用的是 DFS 框架提供的統(tǒng)一的 POSIX API,DFS 框架會調(diào)用 littlefs 的 API，littlefs 會使用 MTD 設(shè)備的讀寫接口，開發(fā)者可以使用 RT-Thread 提供的 fal 組件和 SFUD 組件來完成對 FLASH 的讀寫任務(wù)，也可以自己實現(xiàn) MTD 設(shè)備的驅(qū)動程序，使 littlefs 可以掛載到更多的存儲介質(zhì)上。

2.FAL MCU Flash移植

2.1 FAL軟件包源碼獲取

打開bsp工程的ENV環(huán)境，運行menuconfig命令。

2.2 fal具體配置

FAL uses SFUD drivers：是用來驅(qū)動外置的flash設(shè)備，由于我們只使用內(nèi)部flash，所以不需要選上。

每個功能的配置說明如下：

開啟調(diào)試日志輸出（默認開啟）；
分區(qū)表是否在fal_cfg.h中定義（默認開啟）。如果關(guān)閉此選項，fal 將會自動去指定 Flash 的指定位置去檢索并裝載分區(qū)表，具體配置詳見下面兩個選項；
存放分區(qū)表的 Flash 設(shè)備；
分區(qū)表的 結(jié)束地址 位于 Flash 設(shè)備上的偏移。fal 將從此地址開始往回進行檢索分區(qū)表，直接讀取到 Flash 頂部。如果不確定分區(qū)表具體位置，這里也可以配置為 Flash 的結(jié)束地址，fal 將會檢索整個 Flash，檢索時間可能會增加。
啟用 FAL 針對 SFUD 的移植文件（默認關(guān)閉）；
應(yīng)輸入調(diào)用 rt_sfud_flash_probe 函數(shù)時傳入的 FLASH 設(shè)備名稱（也可以通過 list_device 命令查看 Block Device 的名字獲?。Ｔ撁Q與分區(qū)表中的 Flash 名稱對應(yīng)，只有正確設(shè)置設(shè)備名字，才能完成對 FLASH 的讀寫操作。
關(guān)于分區(qū)表，下文還會提及并解釋。

2.3 pkgs —update

保存配置退出后，在env環(huán)境執(zhí)行pkgs —update命令，會自動從FAL的github倉庫獲取FAL軟件包源碼到本地工程目錄，如下圖所示：

2.4 設(shè)備表和分區(qū)表
FAL組件初始化最重要的是維護兩個表：一個是flash設(shè)備表；另一個是FAL分區(qū)表，兩個表的元素分別是前面介紹過的fal_flash_dev結(jié)構(gòu)體地址和fal_partition結(jié)構(gòu)體對象。

fal_flash_dev設(shè)備表主要由底層的Flash驅(qū)動（包括MCU片內(nèi)Flash和SFUD驅(qū)動的片外Flash）提供，也即FAL移植的重點就是在Flash驅(qū)動層向FAL提供fal_flash_dev設(shè)備表，每個flash設(shè)備提供設(shè)備表中的一個元素。

fal_partition分區(qū)表由用戶事先配置在fal_cfg.h頭文件中，F(xiàn)AL向上面的用戶層提供的分區(qū)訪問接口函數(shù)操作的內(nèi)存區(qū)間就是從fal_partition分區(qū)表獲取的，最后對分區(qū)的訪問還是通過Flash驅(qū)動提供的接口函數(shù)（fal_flash_dev.ops）實現(xiàn)的。

設(shè)備表管理不同的flash設(shè)備，可以是片內(nèi)的也可以是片外的。有點像管理不同的硬盤。分區(qū)表就是我們電腦上經(jīng)常說的那個磁盤分區(qū)的意思。

2.5 復(fù)制文件

考慮到packages下面的軟件版本后續(xù)可能會升級覆蓋，我們不在packagesfal-latest目錄下直接進行移植修改，而是在packages目錄外新建一個文件夾ports專門保存軟件包的移植文件信息。

（如果不擔心升級覆蓋問題，跳過2.5和2.6直接看2.9，再回來看2.7和2.8）
新建與packages軟件包同級的移植文件目錄ports，將packagesfal-latestsamplesporting目錄下的fal_cfg.h文件復(fù)制一份到portsfal目錄下，將packagesfal-latestSConscript復(fù)制一份到portsfal目錄下，將packagesSConscript復(fù)制一份到ports目錄下，復(fù)制文件后的目錄結(jié)構(gòu)如下圖所示：

（注：圖片里多了fal_flash_sfud_port.c文件，是原博客圖片，但是我們不需要驅(qū)動外置的flash）

2.6 修改sconscript文件

由于portsfal目錄及下面的文件名有變化，所以需要修改編譯腳本portsfalSConscript，主要是修改文件目錄及文件名，修改后的編譯腳本如下：（直接覆蓋，其實不改這個SConscript文件也沒啥問題，強迫癥建議覆蓋）

from building import *
import rtconfig
cwd = GetCurrentDir()
src = []
CPPPATH = [cwd]
LOCAL_CCFLAGS = ''
if rtconfig.CROSS_TOOL == 'gcc':
LOCAL_CCFLAGS += ' -std=c99'
elif rtconfig.CROSS_TOOL == 'keil':
LOCAL_CCFLAGS += ' --c99'
group = DefineGroup('fal', src, depend = ['PKG_USING_FAL'], CPPPATH = CPPPATH, LOCAL_CCFLAGS = LOCAL_CCFLAGS)
Return('group')

別忘了執(zhí)行scons —target=mdk5命令,到此直接編譯工程會出現(xiàn)error，需要接下來繼續(xù)更改文件。

.buildkeilObjrt-thread.axf: Error: L6218E: Undefined symbol nor_flash0 (referred from fal_flash.o).
.buildkeilObjrt-thread.axf: Error: L6218E: Undefined symbol stm32f2_onchip_flash (referred from fal_flash.o).

2.7 修改Kconfig

在原bsp目錄的board/Kconfig中的menu “On-chip Peripheral Drivers”內(nèi)添加下面語句

config BSP_USING_ON_CHIP_FLASH
bool "Enable On-Chip Flash"
default n

添加完，進入menuconfig選中該項，并保存退出。

2.8 修改drv_flash_f4.c文件

STM32f427片內(nèi)Flash驅(qū)動，RT-Thread已經(jīng)在librariesHAL_Drivers drv_flashdrv_flash_f4.c目錄下提供了，同時還通過條件宏提供了向FAL注冊fal_flash_dev設(shè)備表項的代碼。但還需我們自己添加一部分代碼（個人覺得應(yīng)該是rtt 官方留白，讓我們自定義分區(qū)基地址和大小），如下圖：

#define STM32_FLASH_START_ADRESS_16K ((uint32_t)0x08100000)
#define STM32_FLASH_START_ADRESS_64K ((uint32_t)0x08110000)
#define STM32_FLASH_START_ADRESS_128K ((uint32_t)0x08120000)
#define FLASH_SIZE_GRANULARITY_16K (641024 )
#define FLASH_SIZE_GRANULARITY_64K (641024 )
#define FLASH_SIZE_GRANULARITY_128K (896*1024)

為什么這樣添加分區(qū)基地址和大小？

先看下面的圖

因此我們現(xiàn)在這樣是在使用扇區(qū)12到23，又由于STM32F42x的這幾個扇區(qū)有16K，64K，128K大小的。所以使用fal時，必須把他們看成3個不同的flash設(shè)備進行管理，這也是上文所說flash設(shè)備表的作用。

2.9 覆蓋（或新建）fal_cfg.h

新建一個下面代碼塊內(nèi)容的fal_cfg.h文件在packagesfal-latestinc 內(nèi)

/*

• Copyright (c) 2006-2018, RT-Thread Development Team
• SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
• Change Logs:
• Date Author Notes
• 2018-05-17 armink the first version
  /
  #ifndef FAL_CFG_H
  #define FAL_CFG_H
  #include
  #include
  / ===================== Flash device Configuration ========================= /
  extern const struct fal_flash_dev stm32_onchip_flash_16k ;
  extern const struct fal_flash_dev stm32_onchip_flash_64k ;
  extern const struct fal_flash_dev stm32_onchip_flash_128k;
  / flash device table /
  #define FAL_FLASH_DEV_TABLE
  {
  &stm32_onchip_flash_16k,
  &stm32_onchip_flash_64k,
  &stm32_onchip_flash_128k,
  }
  / ====================== Partition Configuration ========================== /
  #ifdef FAL_PART_HAS_TABLE_CFG
  / partition table /
  #define FAL_PART_TABLE
  {
  {FAL_PART_MAGIC_WORD, "bl", "onchip_flash_16k" , 0, 64 * 1024, 0},
  {FAL_PART_MAGIC_WORD, "param", "onchip_flash_64k" , 0, 64 * 1024, 0},
  {FAL_PART_MAGIC_WORD, "app", "onchip_flash_128k", 0, 128 1024, 0},
  {FAL_PART_MAGIC_WORD, "filesystem", "onchip_flash_128k", 128 * 1024, 768* 1024, 0},
  }
  #endif /* FAL_PART_HAS_TABLE_CFG /
  #endif /FAL_CFG_H */
  這段代碼的意思是使用flash設(shè)備stm32_onchip_flash_16k，stm32_onchip_flash_64k，stm32_onchip_flash_128k
  創(chuàng)建四個分區(qū)，分別名為bl，param，app，filesystem（名字都是隨便取的）。后兩個分區(qū)是分別瓜分了onchip_flash_128k設(shè)備內(nèi)存。

2.x FAL使用示例

見博客 1.4 FAL使用示例 或者** **FAL：Flash 抽象層的 3、Finsh/MSH 測試命令
我的部分操作見 4.2 fal指令實驗
到此已經(jīng)移植完fal了

3.搭載 littlefs 文件系統(tǒng)

littlefs 是 ARM 官方推出的，專為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的文件系統(tǒng)，相比傳統(tǒng)的文件系統(tǒng)，littlefs 具有以下優(yōu)點：

自帶擦寫均衡
支持掉電保護
占用的 RAM/ROM 少
littlefs 自帶的擦寫均衡和掉電保護使開發(fā)者可以放心的將文件系統(tǒng)掛載到 nor flash 上。

3.1 使能DFS框架

打開 env，輸入 menuconfig，在 RT-Thread Components → Device virtual file system 中打開 DFS 框架。

使用默認配置

3.2 配置 littlefs

在 RT-Thread online packages → system packages → Littlefs: A high-integrity embedded file system 中打開 littlefs。

注意lfs enable wear leveling要改成100，這項意思是 lfs啟用損耗均衡

3.2.1 猜測

代碼中對于disk block size的注釋

// Size of an erasable block. This does not impact ram consumption and
// may be larger than the physical erase size. However, non-inlined files
// take up at minimum one block. Must be a multiple of the read
// and program sizes.
Google 翻譯
//可擦除塊的大小。 這不會影響ram的消耗，并且
//可能大于物理擦除大小。 但是，非內(nèi)聯(lián)文件
//至少占用一個街區(qū)。 必須是讀取的倍數(shù)
//和程序大小。

結(jié)合程序調(diào)試中mtd_nor->block_size值為0x0002 0000。即128KB，又是”filesystem”分區(qū)所在的扇區(qū)的大小。

所以基本確定disk block size應(yīng)該填128*1024，即131072。

其他配置我覺得默認配置問題不大。比如下面這個注釋的描述。

// Minimum size of a block read. All read operations will be a
// multiple of this value.
lfs_size_t read_size;

3.3 使能 MTD 設(shè)備

在 RT-Thread Components → Device Drivers 中使能 MTD 設(shè)備。

使用pkgs —update更新軟件包和scons —target=mdk5

3.4 創(chuàng)建 MTD 設(shè)備并掛載文件系統(tǒng)

fal 組件并沒有加入自動初始化的代碼，所以我們需要在 main 函數(shù)中初始化 fal，并使用 fal 提供的 API 來創(chuàng)建一個 MTD 設(shè)備。創(chuàng)建 MTD 設(shè)備后，就可以將 littlefs 掛載到剛剛生成的 MTD 設(shè)備上了。
在 main.c 文件中添加（覆蓋）的代碼如下所示:

/* 添加 fal 頭文件 /
#include
/ 添加文件系統(tǒng)頭文件 /
#include
/ 添加 DEBUG 頭文件 /
#define DBG_SECTION_NAME "main"
#define DBG_LEVEL DBG_INFO
#include
/ 定義要使用的分區(qū)名字 */
#define FS_PARTITION_NAME "filesystem"
int main(void)
{
struct rt_device mtd_dev = RT_NULL;
/ 初始化 fal /
fal_init();
/ 生成 mtd 設(shè)備 /
mtd_dev = fal_mtd_nor_device_create(FS_PARTITION_NAME);
if (!mtd_dev)
{
LOG_E("Can't create a mtd device on '%s' partition.", FS_PARTITION_NAME);
}
else
{
/ 掛載 littlefs /
if (dfs_mount(FS_PARTITION_NAME, "/", "lfs", 0, 0) == 0)
{
LOG_I("Filesystem initialized!");
}
else
{
/ 格式化文件系統(tǒng) /
dfs_mkfs("lfs", FS_PARTITION_NAME);
/ 掛載 littlefs */
if (dfs_mount("filesystem", "/", "lfs", 0, 0) == 0)
{
LOG_I("Filesystem initialized!");
}
else
{
LOG_E("Failed to initialize filesystem!");
}
}
}
while (1)
{
rt_thread_mdelay(100);
}
}
注意這里使用了一個分區(qū)”filesystem”。所以上面創(chuàng)建分區(qū)必須也有名為”filesystem”的分區(qū)。

3.5 使用littlefs 文件系統(tǒng)

3.5.1 參考

文件系統(tǒng)語句都是通用的，都是基于POSIX 標準的

3.5.2 問題

需要注意：我這一直有個問題，就是只能使用mkdir 創(chuàng)建2條路徑，創(chuàng)建第3條就會出錯。如下：

暫未解決，因為創(chuàng)建二三十個.txt .c也沒出錯，就先這樣吧。

3.5.3 格式化

文檔里講的不清楚。
littlefs的格式化語句
：
1.程序里面寫的

/* 定義要使用的分區(qū)名字 /
#define FS_PARTITION_NAME "filesystem"
/ 格式化文件系統(tǒng) */
dfs_mkfs("lfs", FS_PARTITION_NAME);

2.Finsh組件
mkfs -t lfs filesystem

文檔里漏了

3.5.4 官方例程

4.實驗

4.1 分區(qū)實驗

看從0x0800 0000開始是否影響原程序
（是影響的，所以建議從扇區(qū)12開始。當然也可以看.map文件來知道程序所占ROM內(nèi)存大小，來算從第幾個扇區(qū)開始是安全的，不過這樣就需要自己不按照我上文講的那樣配置設(shè)備表和分區(qū)表）

再步進一次，擦除所有扇區(qū)，即原來的程序也被擦除，導(dǎo)致hard_fault。匿名上位機保持上一張圖片的狀態(tài)

4.2 fal指令實驗

FAL為便于用戶調(diào)試，也提供了finsh命令fal，包括fal probe / read / write / erase / bench等命令

通過使用隨機的人為數(shù)據(jù)給“寫入函數(shù)”，讀取出“讀取函數(shù)”的值，來驗證是否復(fù)位后還保存著數(shù)據(jù)
（是能繼續(xù)存儲的，所以fal確實是操作著掉電不丟失數(shù)據(jù)的東西）