filex用户手册中文版解读

filex用户手册

filex的用户手册，看着好头疼呢，主要是没有🖊记录，感觉就是浮在空中，飘在天上，好像懂了，又好像啥也没了解到，哈哈，有点意思。为了解决这个bug，因此，记录于此，come on！

1.介绍filex

先看看概述吧，filex是threadx的工业级文件系统解决方案，格式为microsoft FAT格式，专为深度嵌入式实时IoT应用程序而设计。容错和磨损均衡技术则是借助levelx。filex过了很多安全认证，主打一个安全。

filex数据类型：这些数据类型都放在tx_port.h或者fx_port.h。目的是，确保不同编译器之间的可移植性。

容错支持：其实也就是掉电安全，文件一致性。filex的容错模块记录更新文件或目录所需的所有步骤，此日志条目存储在filex可以查找和访问的专用扇区上，即使没有文件系统，也可以访问日志数据的位置。怎么启动容错模块呢？首先要定义宏：FX_ENABLE_FAULT_TOLERANT 和 FX_FAULT_TOLERANT，其次要调用接口fx_fault_tolerant_enable 启动容错服务。

2.安装和使用filex

filex源码中，重要的文件：

fx_api.h：此C头文件包含所有的宏，数据结构，函数声明。
fx_port.h：此C头文件包含所有特定于开发工具的数据定义和结构。
demo_file.c：基于ram的演示程序。
fx.a：filex的C源码实现，也就是目录：filex/common/src

如何使用filex：

应用代码必须包含fx_api.h
编译时必须包含filex源码
如果用的是threadx作为rtos，通过从 tx_application_define 函数或应用程序线程调用 fx_system_initialize 来初始化 FileX 系统
如果是独立模式，应直接从应用代码调用fx_system_initialize。
添加对 fx_media_open 的一个或多个调用可设置 FileX 媒体（也就是硬件设备啦）。必须从应用程序线程的上下文发出此调用。注意：fx_media_open 调用需要足够的 RAM 来存储一个扇区的数据。

疑难问题解答：

增加堆栈大小？（如果是独立模式呢？）
如果是ram的演示程序，确保为它提供32KB大小的ram作为ram磁盘。

配置选项：有点多，不作为本次记录，有空专门研究吧。

filex版本在哪里看呢？fx_port.h里面有噢。

3.filex基本功能

介质说明：
filex将物理介质视为逻辑扇区数组，如何将这些扇区与底层物理介质相映射，取决于fx_media_open调用期间连接到filex介质的IO驱动程序。比如下面的fx_stm32_sd_driver或者_fx_ram_driver。

#ifdef SDIO_TEST
    status =  fx_media_open(&sdio_disk, "STM32_SDIO_DISK", fx_stm32_sd_driver, 0, media_memory, sizeof(media_memory));
#else
    status =  fx_media_open(&sdio_disk, "STM32_SDIO_DISK", _fx_ram_driver, ram_disk_memory, media_memory, sizeof(media_memory));
#endif

讲讲逻辑扇区吧，这好像很重要。介质的逻辑扇区的确切组织取决于物理介质启动记录的内容。
![[Pasted image 20240710183141.png]]

filex的逻辑扇区始于logical sector1，指向介质的第一个保留扇区，也就是reserved啦。reserved扇区是可选的，使用时一般包含启动代码等系统信息。介质“逻辑扇区”视图中其它区域的确切扇区偏移来自介质启动记录的内容。启动记录通常位于sector 0。但是，如果介质有隐藏扇区，则启动扇区的偏移也必须考虑道这些位于启动扇区之前的隐藏扇区。

reserved扇区：使用时一般包含启动代码等系统信息
sector 0扇区：介质启动记录，也就是占了512字节。

什么实时介质启动记录？其中之一就是MBR!它的主要内容和含义？

引导程序boot loader：这是MBR的第一部分，里面放的grub或uboot。
- 负责启动操作系统的加载过程。
- 当计算机启动时BIOS会加载并执行MBR中的bootloader。
- 引导程序会根据分区表中的信息找到活动分区，并加载该分区中的操作系统固件。
分区表：这是MBR的第二部分，里面描述了存储设备上分区的位置和大小。
- 分区表包含最多四个主分区记录PTE，每个记录占16字节；
- 再包含一个扩展分区记录；
- 每个分区记录包含分区的起始和结束扇区号，分区类型（fat32、ext4？）等。
结束标志：MBR最后一个字节通常以0xAA55作为结束标志，BIOS就是用它来验证MBR的有效性。
介质启动记录（MBR）对于启动过程至关重要，因为它告诉计算机如何找到并加载操作系统。如果MBR损坏或被错误地修改，可能会导致计算机无法启动。此外，MBR只存在于使用MBR分区方案的磁盘上。

sector 0这512字节分别表示啥呢？这个就不细说了。。。主要有点多。

保留扇区数：介质启动记录中的“保留扇区数”字段定义在启动记录和 FAT 区域第一个扇区之间保留的扇区数。在大多数情况下，此条目为零。
FAT-12 和 FAT-16扇区数：介质启动记录中的“扇区数”字段包含介质中的扇区总数。如果此字段为零，则扇区总数将放在位于启动记录之后的“FAT-32 扇区数”字段中。

文件分配表FAT：
文件分配表FAT放在reserved扇区之后，FAT Area本质上是由12-bit, 16-bit或32-bit的条目组成的数组。

FAT12、FAT16、FAT32 和 exFAT，分别有啥不同？
它们是文件分配表（File Allocation Table）文件系统的不同版本，它们在磁盘分区和数据存储方面有着不同的特点和限制。这些文件系统由微软开发，广泛用于不同类型的存储设备上。下面是它们之间的主要区别：

FAT12：使用12位的文件分配表，因此称为FAT12，支持的最大分区大小为16MB。
FAT16：使用16位的文件分配表，因此称为FAT16，支持的最大分区大小为2GB。它的簇大小相对较小，但随着磁盘大小的增加，簇浪费的问题也变得明显。
FAT32：使用32位的文件分配表，因此称为FAT32，支持的最大分区大小为16TB（理论上）。尽管系统可能能够识别更大的 FAT32 分区，但是windows官方支持的最大格式化分区大小仍为 32 GB。FAT32支持更大的簇大小，可以更有效地使用磁盘空间，尤其是在使用大容量硬盘时。它是目前最常见的FAT版本，被许多USB闪存驱动器和存储卡使用。

怎么计算出最大分区大小的？以fat16举例：

FAT16 使用 16 位来表示文件分配表中的每个条目（簇），这限制了它能够管理的簇数量最大为 65536（2^16）。
假设每个簇的最大大小为 32KB，则最大的分区容量计算如下：
- 最大分区容量=簇的数量×每个簇的大小
- 最大分区容量=65536×32768 bytes
- 最大分区容量=2147483648 bytes=2GB

还是得支持exFAT啊！！
exFAT 使用位图来管理卷中的可用空间，使得其在向文件中写入数据时能够更有效地查找可用空间。对于存储在连续群集中的文件，exFAT 无需遍历 FAT 链以查找所有群集，从而在访问大型文件时更有效。闪存存储和SD 卡大于 32GB 时，需要使用exFAT。

4.filex对外接口

说白了，就是对filex得对外接口简单说明下其功能是什么，输入参数的含义，返回值的含义。太多了，自己看吧：rtos-docs/rtos-docs/filex

5. filex适配底层IO驱动

这个主要是为了让filex里面的文件操作能够真正的执行到底层设备，因此需要这个适配层。

FileX 支持多个媒体设备。 FX_MEDIA 结构定义管理媒体设备所需的一切。此结构包含所有媒体信息，其中包括用于在驱动程序与 FileX 之间传递信息和状态的媒体特定 I/O 驱动程序及关联参数。在大多数系统中，每个 FileX设备实例都有唯一的 I/O 驱动程序。

每个filex i/o驱动程序都有一个入口函数，这个函数最终会作为fx_media_open的一个入参，来被调用！！
VOID _fx_ram_driver(FX_MEDIA *media_ptr)
这个驱动程序入口函数会请求外设访问权限，包括初始化和启动扇区读取权限。向驱动程序发出的请求是按顺序进行的；即，filex会先等待当前请求完成，然后再发送另一个请求。

IO驱动程序请求：
由于每个IO驱动程序都具有单个入口函数，比如_fx_ram_driver，因此filex会通过media control block发出特定的请求，其实也就是FX_MEDIA *media_ptr啦，哈哈。

FX_MEDIA 的 fx_media_driver_request 成员用于指定确切的驱动程序请求。
FX_MEDIA 的fx_media_driver_status 成员来传达请求的成功或失败结果。
如果驱动程序请求成功，则在驱动程序返回之前，会将 FX_SUCCESS 放入此字段。否则，如果检测到错误，则将 FX_IO_ERROR 放入此字段。

驱动程序初始化：FX_DRIVER_INIT
启动扇区读取：FX_DRIVER_BOOT_READ，读取media的boot sector。
启动扇区写入：FX_DRIVER_BOOT_WRITE，写入media的boot sector。
扇区读取：FX_DRIVER_READ，将一个或多个逻辑扇区读入内存。
扇区写入：FX_DRIVER_WRITE，将一个或多个扇区写入物理设备。
驱动程序刷新：FX_DRIVER_FLUSH，将当前位于驱动程序扇区缓存中的所有扇区刷新到物理设备。
驱动程序中止：FX_DRIVER_ABORT，通知驱动程序中止物理设备中所有进一步的物理IO活动。

ram驱动程序示例代码：
FileX 演示系统随附了一个小型 RAM 磁盘驱动程序，该驱动程序在文件fx_ram_driver.c 中定义。该驱动程序假设有 32K 内存空间，并且会为 256 个 128 字节的扇区创建启动记录。此文件提供了一个很好的示例用于演示如何实现应用程序特定的 FileX I/O 驱动程序。