详细了解并学习FatFS文件系统的基本原理
FAT文件系统原理
FAT文件系统原理FAT（File Allocation Table）文件系统是一种用于管理磁盘空间和存储文件的文件系统。
它最初由微软公司于1977年开发，广泛应用于早期的个人电脑和移动设备中。
FAT文件系统具有简单、可靠和高兼容性的特点，因此仍被用于许多现代操作系统中。
FAT文件系统的核心原理是使用文件分配表（File Allocation Table）来跟踪文件在存储媒体中的分配情况。
文件分配表是一个表格，用于记录存储媒体上每个存储块（cluster）的分配情况。
存储媒体（如硬盘、闪存等）被划分为一个个固定大小的存储块，文件分配表将这些存储块连接起来以形成文件。
FAT文件系统使用一个文件目录来记录所有文件和目录的相关信息。
每个文件和目录占据一个固定大小（通常为32字节）的目录条目。
每个目录条目包含了文件的名称、大小、起始簇号等信息。
目录条目中有一个特殊的标记，用于表示该条目是否已被删除或者未被使用。
当用户创建一个新文件时，FAT文件系统首先会找到一个未被使用的目录条目来保存文件的信息。
然后，它会从文件分配表中寻找连续的空闲存储块以存储文件的内容，并将这些存储块的索引记录到文件分配表中。
当用户删除一个文件时，FAT文件系统会将对应的目录条目标记为未使用，并将文件分配表中对应的存储块标记为可用。
FAT文件系统的文件访问速度较慢，主要是因为文件分配表的顺序访问会带来一定的开销。
为了加速文件访问，FAT文件系统采用了簇的概念。
一个簇由多个连续的存储块组成，文件的内容被分配到一个或多个簇上。
这样，文件系统可以根据文件的簇号从文件分配表中快速定位到文件的实际存储位置，减少顺序查找的时间。
此外，FAT文件系统还具有很好的兼容性。
它可以在不同的操作系统和硬件平台上使用，并且可以与其他文件系统（如NTFS、EXT等）共存。
这使得FAT文件系统成为许多移动设备、U盘、闪存卡等存储介质的常用文件系统。
总的来说，FAT文件系统通过使用文件分配表来管理存储媒体的空间，并使用目录条目来记录文件和目录的相关信息，实现了简单、可靠和高兼容性的文件管理。
fatfs文件系统函数
fatfs文件系统函数FatFs 文件系统函数详解导语：FatFs 是一个跨平台、开源的文件系统实现，广泛应用于嵌入式设备。
本文将详细介绍 FatFs 文件系统函数的使用方法和实现原理。
第一节：FatFs 是什么？1.1 背景介绍嵌入式设备通常需要一个文件系统来管理储存和访问数据，而 FatFs 就是一个能够在 flash、SD 卡等储存介质上运行的文件系统实现。
1.2 FatFs 的功能FatFs 提供了一系列的文件系统函数，包括文件的创建、删除、读取、写入，目录的创建、删除、改名等。
同时，FatFs 还提供了簇管理、簇链、簇链索引的功能，以及对文件系统的格式化、检查、优化等操作。
第二节：FatFs 的使用方法2.1 环境配置在开始使用 FatFs 之前，首先要配置开发环境。
基本的配置包括硬件平台的选择和文件系统的选择。
FatFs 支持多种平台，如ARM、AVR、PIC、STM32等，并且支持多种文件系统类型，如FAT12、FAT16、FAT32等。
2.2 创建文件系统对象在使用 FatFs 的文件系统函数之前，需要先创建一个文件系统对象，并为其指定一个驱动器号。
驱动器号可以认为是一个逻辑卷，可以是实体存储介质上的一个分区或一个逻辑卷。
2.3 挂载文件系统在文件系统对象创建之后，需要通过调用 f_mount 函数来将文件系统对象挂载到系统中。
挂载文件系统的过程中，需要指定文件系统类型、逻辑卷号等参数。
2.4 文件的创建、打开和关闭通过使用文件系统函数可以创建、打开和关闭文件。
使用 f_open 函数可以创建一个新文件或打开一个已有的文件，指定打开的方式（读、写、追加等）和文件名。
使用 f_close 函数可以关闭一个已打开的文件。
2.5 文件的读取和写入文件系统函数提供了对文件的读取和写入操作。
通过 f_read 函数可以从文件中读取数据，指定读取的缓冲区和读取的大小。
通过 f_write 函数可以向文件中写入数据，指定写入的缓冲区和写入的大小。
透彻分析FAT文件系统(二)
透彻分析FAT文件系统！（二）四、FAT分区原理。
先来一幅结构图：现在我们着重研究FAT格式分区内数据是如何存储的。
FAT分区格式是MICROSOFT最早支持的分区格式，依据FAT表中每个簇链的所占位数(有关概念，后面会讲到)分为fat12、fat16、fat32三种格式"变种"，但其基本存储方式是相似的。
仔细研究图7中的fat16和fat32分区的组成结构。
下面依次解释DBR、FAT1、FAT2、根目录、数据区、剩余扇区的概念。
提到的地址如无特别提示均为分区内部偏移。
4.1 关于DBR.DBR区(DOS BOOT RECORD)即操作系统引导记录区的意思，通常占用分区的第0扇区共512个字节(特殊情况也要占用其它保留扇区，我们先说第0扇)。
在这512个字节中，其实又是由跳转指令，厂商标志和操作系统版本号，BPB(BIOS Parameter Block)，扩展BPB，os引导程序，结束标志几部分组成。
以用的最多的FAT32为例说明分区DBR各字节的含义。
见图8。
图8的对应解释见表3图9给出了winhex对图8 DBR的相关参数解释：根据上边图例，我们来讨论DBR各字节的参数意义。
MBR将CPU执行转移给引导扇区，因此，引导扇区的前三个字节必须是合法的可执行的基于x86的CPU指令。
这通常是一条跳转指令，该指令负责跳过接下来的几个不可执行的字节(BPB和扩展BPB)，跳到操作系统引导代码部分。
跳转指令之后是8字节长的OEM ID，它是一个字符串，OEM ID标识了格式化该分区的操作系统的名称和版本号。
为了保留与MS-DOS的兼容性，通常Windows 2000格式化该盘是在FAT16和FAT32磁盘上的该字段中记录了“MSDOS 5.0”，在NTFS磁盘上(关于ntfs，另述)，Windows 2000记录的是“NTFS”。
通常在被Windows 95格式化的磁盘上OEM ID字段出现“MSWIN4.0”，在被Windows 95 OSR2和Windows 98格式化的磁盘上OEM ID字段出现“MSWIN4.1”。
FAT文件系统原理
FAT文件系统原理FAT（File Allocation Table）是一种文件系统，最早由微软公司开发，用于磁盘驱动器的存储和管理。
FAT文件系统的设计目标是简单、高效和可移植，因此得到了广泛应用，尤其是在早期的计算机系统中。
下面是FAT文件系统的原理的详细解释。
FAT文件系统使用文件分配表来跟踪文件在磁盘上的存储位置。
文件分配表是一个记录了文件分配信息的表格，它包含了每个存储块的状态（已分配或未分配），以及下一个块的指针。
文件分配表把磁盘划分为多个存储簇（通常是一个或多个扇区的集合），文件存储在这些存储簇中。
FAT文件系统的核心数据结构是文件分配表。
文件分配表包含两个关键信息：文件分配表项和簇号。
文件分配表项记录了每个存储簇的状态。
常见的状态有：未分配、已分配但没有数据和已分配且有数据。
簇号用来标识文件磁盘上的存储位置，每个文件可以由一个或多个存储簇组成。
文件分配表项中的指针指向下一个簇号，在文件存储过程中，文件系统就是按照这个指针链条来定位文件数据的。
在FAT文件系统中，文件的起始簇号存储在目录项中。
目录项是一个结构，记录了文件的属性、文件名和文件的起始簇号等信息。
簇号指向文件分配表中的对应项，然后根据指针链条逐个访问每个存储簇，直到全部访问完毕，就可以读取或写入整个文件了。
由于每个存储簇的大小是固定的，在读取文件时，可能会出现一些碎片。
碎片是指数据文件被分散地存储在多个存储簇中，而不是连续存储在相邻簇中。
为了避免碎片化，FAT文件系统有一些处理碎片问题的策略。
例如，文件系统会优先将新文件存储在已删除文件的存储簇上，这样可以最大程度地保持簇的连续性，减少碎片。
此外，FAT文件系统也支持磁盘碎片整理工具，用于优化磁盘空间的利用率。
FAT文件系统的一个优势是可移植性。
由于FAT文件系统是一种简单和通用的文件系统，因此可以在不同的操作系统和平台上使用。
它的文件系统结构相对简单，易于实现和理解。
因此，FAT文件系统广泛用于嵌入式设备、移动存储介质和U盘等。
FATFS深入理解
FATFS深⼊理解⼀、通过格式化命令-看磁盘⽂件系统的建⽴过程1、添加format命令，单步调试所有的底层驱动函数都已经准备好。
添加格式化命令format后，编译下载。
Format命令的执⾏主要是调⽤f_mkfs（）函数，下⾯进⾏单步调试。
以下主要列出函数的主要执⾏步骤：res=f_mkfs( 0, 1, 4096 ); //1表⽰不需要引导扇区。
4096是8个扇区。
进⼊f_mkfs（）函数，这⾥只列出主要执⾏步骤：if (disk_ioctl(drv, GET_SECTOR_COUNT, &n_part) != RES_OK || n_part < MIN_SECTOR)return FR_MKFS_ABORTED;这个函数调⽤后，n_part=0x000F,3400 = 996 352，这是SD的总块数。
allocsize /= SS(fs); 等于8/*Number of sectors per cluster */n_clst = n_part / allocsize; //等于0x1E680 = 124 544 簇。
if (n_clst >= 0xFFF5) fmt = FS_FAT32; 所以⽂件系统确定为FAT32类型。
n_fat = ((n_clst * 4) + 8 + SS(fs) - 1) / SS(fs); 等于0x3CE = 974，表⽰FAT要占据974个扇区。
n_rsv = 33 - partition; 保留扇区32个。
n_dir = 0;b_fat = b_part + n_rsv; /* FATs start sector 32扇区*/b_dir = b_fat + n_fat * N_FATS; /* Directory start sector 0x3EE =1006，由于FAT表个数设为1个，所以⽬录区=FAT起始+FAT 占⽤扇区数*/b_data = b_dir + n_dir; /* Data start sector */以上三项确定FAT区域、根⽬录区、数据区的起始扇区。
文件系统fat和ntfs的原理
文件系统fat和ntfs的原理文件系统是计算机操作系统中的一部分，用于组织和管理计算机存储设备中的文件和目录。
常见的文件系统有FAT和NTFS两种。
本文将分别介绍FAT和NTFS文件系统的原理和特点。
一、FAT文件系统的原理和特点1. 原理：FAT（File Allocation Table）文件系统是由微软公司开发的一种简单的文件系统。
它使用了文件分配表来追踪磁盘上文件的存储位置。
FAT文件系统使用磁盘上的文件分配表来记录每个文件占用的簇号，并使用链表的方式将这些簇连接起来，从而形成完整的文件。
2. 特点：（1）FAT文件系统具有良好的兼容性，可以在多个操作系统中共享文件。
（2）FAT文件系统的存储结构简单，占用资源少，适用于较小容量的存储设备。
（3）FAT文件系统支持文件和目录的命名，可以对文件进行读写、删除、复制等操作。
（4）FAT文件系统对文件的大小和簇大小有一定的限制，无法支持大文件和大容量存储设备。
（5）FAT文件系统没有对文件进行加密和访问控制的能力，安全性较低。
二、NTFS文件系统的原理和特点1. 原理：NTFS（New Technology File System）文件系统是微软公司开发的一种高级文件系统。
它采用了B+树的数据结构来组织和管理文件和目录。
NTFS文件系统将磁盘空间划分为多个逻辑区域，通过文件记录和索引来管理文件的存储和访问。
2. 特点：（1）NTFS文件系统支持大容量存储设备和大文件，可以处理几TB 甚至PB级别的数据。
（2）NTFS文件系统具有高度的可靠性和稳定性，支持磁盘冗余和数据恢复。
（3）NTFS文件系统支持文件和目录的权限控制，可以对文件进行加密和访问控制。
（4）NTFS文件系统支持文件的压缩和加密，可以节省存储空间并提高数据安全性。
（5）NTFS文件系统支持文件的快照和防止数据损坏，可以提供更好的数据保护和恢复能力。
三、FAT和NTFS文件系统的比较1. 性能比较：FAT文件系统在小容量存储设备上性能较好，但在大容量存储设备上性能较差。
硬盘 FAT 文件系统原理的详细分析
一、硬盤的物理結構：硬盤存儲數據是根據電、磁轉換原理實現的。
硬盤由一個或幾個表面鍍有磁性物質的金屬或玻璃等物質盤片以及盤片兩面所安裝的磁頭和相應的控制電路組成( 圖1) ，其中盤片和磁頭密封在無塵的金屬殼中。
硬盤工作時，盤片以設計轉速高速旋轉，設置在盤片表面的磁頭則在電路控制下徑向移動到指定位置然後將數據存儲或讀取出來。
當系統向硬盤寫入數據時，磁頭中『寫數據』電流產生磁場使盤片表面磁性物質狀態發生改變，並在寫電流磁場消失後仍能保持，這樣數據就存儲下來了；當系統從硬盤中讀數據時，磁頭經過盤片指定區域，盤片表面磁場使磁頭產生感應電流或線圈阻抗產生變化，經相關電路處理後還原成數據。
因此只要能將盤片表面處理得更平滑、磁頭設計得更精密以及盡量提高盤片旋轉速度，就能造出容量更大、讀寫數據速度更快的硬盤。
這是因為盤片表面處理越平、轉速越快就能越使磁頭離盤片表面越近，提高讀、寫靈敏度和速度；磁頭設計越小越精密就能使磁頭在盤片上佔用空間越小，使磁頭在一張盤片上建立更多的磁道以存儲更多的數據。
二、硬盤的邏輯結構：硬盤由很多盤片(platter) 組成，每個盤片的每個面都有一個讀寫磁頭。
如果有N 個盤片。
就有2N 個面，對應2N 個磁頭(Heads) ，從0 、1 、2 開始編號。
每個盤片被劃分成若乾個同心圓磁道( 邏輯上的，是不可見的。
) 每個盤片的劃分規則通常是一樣的。
這樣每個盤片的半徑均為固定值R 的同心圓再邏輯上形成了一個以電機主軸為軸的柱面(Cylinders) ，從外至裡編號為0 、1 、2…… 每個盤片上的每個磁道又被劃分為幾十個扇區(Sector) ，通常的容量是512byte ，並按照一定規則編號為 1 、2 、3…… 形成Cylinders×Heads×Sector 個扇區。
這三個參數即是硬盤的物理參數。
我們下面的很多實踐需要深刻理解這三個參數的意義。
三、磁盤引導原理：3.1 MBR(master boot record) 扇區：計算機在按下power 鍵以後，開始執行主板bios 程序。
透彻分析FAT文件系统
透彻分析FAT文件系统FAT文件系统（File Allocation Table）是一种广泛用于存储设备的文件系统类型，尤其是在早期的操作系统中广泛使用。
在本文中，我们将更深入地探讨FAT文件系统的工作原理和一些特性。
FAT文件系统最早由微软公司于1970年代初设计并推出，目的是为了在早期计算机上实现简单而高效的文件存储。
它的设计原则是易于实现和跨平台兼容，并且在磁盘空间利用率和性能之间找到一个平衡。
FAT文件系统的核心组件是文件分配表（File Allocation Table），它是一个表格，用于记录存储设备上每个文件的分配情况。
每个表项的大小固定为12、16或32位（取决于FAT版本），用于表示磁盘上的一个簇（cluster）。
一个簇是FAT文件系统中分配存储空间的最小单位。
当文件被写入磁盘时，FAT文件系统将为该文件分配一个或多个簇来存储文件数据。
分配的簇号将记录在文件分配表中，并且会按照顺序链接在一起，形成一个簇链表。
通过遍历簇链表，操作系统就可以找到文件的每个簇，从而读取或写入文件数据。
在FAT文件系统中，目录也被视为一种特殊的文件。
目录包含文件和子目录的记录项，每个记录项都有一个文件名和对应的簇号。
通过遍历目录中的记录项，操作系统可以找到具体文件的位置和属性。
为了提高磁盘空间利用率，FAT文件系统使用了簇的概念。
簇的大小在格式化磁盘时被设定，通常为2KB、4KB或8KB。
这样一来，当一个文件的大小不是簇大小的整数倍时，会出现空闲空间浪费的情况。
例如，一个2KB的文件会占用一个簇的空间，而剩余的空间将会被浪费掉。
FAT文件系统还支持文件的组织层次，即目录结构。
目录结构是以层次结构组织的，每个目录都可以包含文件和子目录。
根目录是整个文件系统的起点，而其他目录则通过层层嵌套的方式对文件进行组织。
此外，FAT文件系统还提供了一些特性来增强文件系统的可用性，例如长文件名支持、文件属性和权限、文件碎片整理等。
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详细了解并学习FatFS文件系统的基本原理
最近做的spi flash，本打算弄个文件系统，由于之前用过了JFFS、YAFFS和TrueFFS，代码量都相当的大，这次想找款代码量不那么吓人的，学习一下，听说配置会相对复杂一些。
选来选去，最终选定了FatFS，代码量足够的小，最新的R0.09版本只有1个.c文件(当然，还有一个底层的要自己写，option文件夹里的无视)，老点版本就更小了。
而且更新很频繁，用户量也够大，就选定它了。
尽管最后由于硬件和项目原因未能实际的移植它到vxWorks，但学过的还是要记录下。
在这里http://elm-chan/fsw/ff/00index_el下载源码，只有800多K，小的可怜，还可以下载示例程序，有A VR、Win32、lpc等多平台已实现的方案。
打开看src文件夹，一个opTIon 文件夹、00readme.txt、diskio.h、ff.c、ff.h、ffconf.h和interger.h。
移植时需要修改的文件主要包括ffconf.h和interger.h，后者是在它的定义与目标平台上的有冲突，或者用的不习惯时修改的。
在做具体修改之前，先大概阅读下FatFS的源代码，可以先读integer.h,了解所用的数据类型，然后是ff.h,了解文件系统所用的数据结构和各种函数声明，再就是diskio.h，了解与介质相关的数据结构和操作函数。
ff.c这个文件相对较大，可以在最后将所实现的函数大致扫描一遍，之后根据用户应用层程序调用函数的次序仔细阅读相关代码。
各个文件都可以直接用记事本打开查阅，非常方便。
ff.h中的几个结构体十分重要，列举如下，首先是最基础的文件系统结构体：
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/* File system object structure (FATFS) */
typedef struct {
BYTE fs_type; /* FAT子类型，一般在mount时用，置0表示未挂载*/
BYTE drv; /* 物理驱动号，一般为0*/
BYTE csize; /* 每个簇的扇区数目(1,2,4...128) */
BYTE n_fats; /* 文件分配表的数目(1,2) */。