如何模拟FatFS？

Question

我想在微控制器（STM32L4xx）上显示一些数据，看起来好像是在通过USB装载到主机PC的文件系统上的单个文件一样。我具有可以在（模拟）文件中任何请求的偏移量处生成数据的函数。该文件只能读取，没有理由对其进行写入；并且可以具有固定的名称和大小。

这几乎与Chan's FatFS和类似库的使用情况相反：我没有真正的文件系统，并且我不想访问文件系统，我只想做任何必要的事情来呈现仿真文件（伪）文件系统（带有单个文件）到USB主机。

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执行类似的操作，因为当您将十六进制文件拖放到看起来像Mbed的程序上时，程序数据（可能）没有写入实际的文件系统中。储存设备;我想象它存储在某个位置，而不是可见的实际文件系统。

有人可以按照这些思路向我指出一些示例代码吗？

Answer 1

[首先，我们创建一个最小的FAT文件系统映像，例如使用Linux上的mtools软件包。

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个侧面，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

如果需要更多空间，请增加扇区数。

UPDATE
[我发现我的mformat在创建较大的文件系统时遇到了麻烦（或者我找不到正确的参数）。还有另一个名为mkdosfs的实用程序，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的开销，但是您会发现，只要图像包含以下内容，大部分文件都是可以即时生成的运行编号（FAT中的簇链）仅一个大文件。

现在创建文件
具有所需的长度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（*表示重复前一行）

$ 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
如预期，文件内容从偏移量0x0800开始存储，紧接在四个保留扇区之​​后。现在，您可以获取映像的前2048个字节，并将其放入程序中以初始化虚拟磁盘映像。

对于USB设备代码，您可以从STM32CubeL4中的Applications/USB_Device/MSC_Standalone演示开始，它将STM32变成SD卡读取器。扔掉与SD卡相关的代码，只提供前四个扇区的固定图像数据，其余的则提供文件数据。
我自己还没有尝试过，因此某些操作系统可能会在这个微小的磁盘映像上阻塞，在这种情况下，请尝试使用mformat创建标准的软盘映像。