单片机 GUI 设计（十三）- 将文件复制到 NandFlash

基于 GD32F303ZET6 苹果派开发板

简介

如果硬件系统中有多余的存储介质，例如 Nand Flash，SPI Flash 等，那么我们也可以选择将 SD 卡中的文件复制到这些存储介质，SD 卡仅仅只是用于更新系统。本文以将文件复制到 Nand Flash 为例。

将文件复制到 Nand Flash 时，可以在 Nand Flash 中创建一个文件系统，由 FatFS 负责读写数据；也可以不借助文件系统，直接将文件数据写入到 Nand Flash 中，然后由一张表来记录每个文件在 Nand Flash 中的位置、大小、修改日期等信息。为了适用性更广，本文中用 FatFS 来管理 Nand Flash，即在 Nand Flash 中创建文件系统，然后由 FatFS 负责读写数据。

文件拷贝

简单的文件拷贝驱动如下所示。首先要将 SD 卡中文件的数据加载到内存中，一般是外部 SRAM，然后再调用 f_write 函数将数据写入 Nand Flash 即可。为了能拷贝大文件，CopyFileByName 函数并没有选择一次性加载整个文件到内存中，而是分段读取，依次写入 Nand Flash。

注意：这里并没有在 Nand Flash 中建立文件夹，所有文件默认拷贝到 Nand Flash 的根目录下。（写代码时有点懒，后边不想改了）

static void CopyFileByName(char* file)
{
  FIL*           nandFile;         //NandFlash中的文件
  FRESULT        result;           //文件操作返回变量
  unsigned char* dataBuf;          //数据缓冲区
  unsigned char* newFileName;      //新文件名字
  unsigned int   readNum;          //成功读取的字节数
  unsigned int   writeNum;         //成功写入的字节数
  unsigned int   fileSize;         //文件大小
  unsigned int   byteRemain;       //拷贝剩余数据量
  unsigned int   readAddr;         //读取地址

  //输出当前文件名
  printf("CopyFileByName: Copy file %s\r\n", file);

  //申请内存
  nandFile    = MyMalloc(SRAMIN, sizeof(FIL));
  dataBuf     = MyMalloc(SRAMEX, COPY_BYTE_NUM);
  newFileName = MyMalloc(SRAMIN, _MAX_LFN);
  if((NULL == nandFile) || (NULL == dataBuf) || (NULL == newFileName))
  {
    MyFree(nandFile);
    MyFree(dataBuf);
    MyFree(newFileName);
    printf("CopyFileByName: Fail to malloc\r\n");
    while(1){}
  }

  //生成新的文件名
  newFileName[0] = 0;
  StringAdd((char*)newFileName, "1:/");
  StringAdd((char*)newFileName, GetFileName(file));

  //在NandFlash中创建文件
  result = f_open(nandFile, (const TCHAR*)newFileName, FA_CREATE_ALWAYS | FA_WRITE);
  if(FR_OK != result)
  {
    printf("CopyFileByName: Fail to create %s in Nand Flash\r\n", GetFileName(file));
    while(1){}
  }

  //获取文件大小
  fileSize = ForceGetFileSize(file);
  byteRemain = fileSize;

  //从文件起始地址开始读取
  readAddr = 0;

  //循环读取SD卡文件数据并写入Nand Flash中
  while(0 != byteRemain)
  {
    //从SD卡文件中读取数据
    if(byteRemain >= COPY_BYTE_NUM)
    {
      ForceReadByNameWithCopy(readAddr, dataBuf, COPY_BYTE_NUM, file);
      readAddr = readAddr + COPY_BYTE_NUM;
      byteRemain = byteRemain - COPY_BYTE_NUM;
      readNum = COPY_BYTE_NUM;
    }
    else
    {
      ForceReadByNameWithCopy(readAddr, dataBuf, byteRemain, file);
      readAddr = readAddr + byteRemain;
      readNum = byteRemain;
      byteRemain = 0;
    }
    
    //将数据写入NandFlash
    result = f_write(nandFile, dataBuf, readNum, &writeNum);
    if((FR_OK != result) || (readNum != writeNum))
    {
      printf("CopyFileByName: Fail to write date to nand flash, please retry!!!");
      f_close(nandFile);
      while(1){}
    }
  }

  //关闭保存文件
  f_close(nandFile);

  //释放内存
  MyFree(nandFile);
  MyFree(dataBuf);
  MyFree(newFileName);
}

拷贝整个目录

我们可以根据需要，一个一个文件的拷贝到 Nand Flash，也可以直接一次性拷贝整个文件夹。有了单个文件的拷贝函数，那么拷贝整个文件夹就简单多了，具体如下所示。首先要获取文件夹下文件数量，然后依次调用 CopyFileByName 函数拷贝即可。

注意：CopyFolderByPath 函数并未对子文件夹做处理，所有并不能拷贝子文件夹下的文件。

static void CopyFolderByPath(char* path)
{
  unsigned int fileNum;      //目录下文件数量
  unsigned int fileCnt;      //文件计数
  char*        name;         //文件名，不含路径
  char*        nameWithPath; //文件名，含路径

  //文件名缓冲区内存申请
  name         = MyMalloc(SRAMIN, _MAX_LFN);
  nameWithPath = MyMalloc(SRAMIN, _MAX_LFN);
  if((NULL == name) || (NULL == nameWithPath))
  {
    MyFree(name);
    MyFree(nameWithPath);
    printf("CopyFolderByPath: fail to malloc\r\n");
    while(1){}
  }
  
  //获取该目录下文件数量
  fileNum = GetFileNumInPath(path);

  //文件计数清零
  fileCnt = 0;

  //循环拷贝所有文件
  while(fileCnt < fileNum)
  {
    //获取指定序号下的文件名
    GetFileNameWithNode(path, fileCnt, name);

    //序号加一
    fileCnt++;

    //将路径添加到文件名中
    nameWithPath[0] = 0;
    StringAdd(nameWithPath, path);
    StringAdd(nameWithPath, "/");
    StringAdd(nameWithPath, name);

    //跳过旧文件
    if(0 == IsNewFile(nameWithPath))
    {
      continue;
    }

    //拷贝文件
    CopyFileByName(nameWithPath);
  }

  //释放内存
  MyFree(name);
  MyFree(nameWithPath);
}

文件的遍历可参考如下代码，知道了如何遍历文件夹，也就知道了如何统计文件夹下文件数量，以及获取指定序号的文件名了。

注意：使能了长文件名后，如果文件的名字过短，那么该文件的文件名有可能只存储在 fileInfo.fname，而不是 fileInfo.lfname 中。

void PrintAllFileNameInPath(char* path)
{
  FRESULT result;        //文件操作返回变量
  DIR     direct;        //路径
  FILINFO fileInfo;      //文件信息
  int     fileCnt;       //文件计数
  
  //文件计数清零
  fileCnt = 0;

  //长文件名内存申请
  #if (1 == _USE_LFN)
    fileInfo.lfname = MyMalloc(SRAMIN, _MAX_LFN);
    fileInfo.lfsize = _MAX_LFN;
    if(NULL == fileInfo.lfname)
    {
      printf("PrintAllFileNameInPath: fail to malloc\r\n");
      while(1){}
    }
  #endif

  //打开特定路径
  while(1)
  {
    result = f_opendir(&direct, path);
    if(result != FR_OK)
    {
      printf("PrintAllFileNameInPath: fail to open path %s\r\n", path);
      printf("PrintAllFileNameInPath: retry...\r\n");
      DelayNms(500);
      ForceMountByName(path);
    }
    else
    {
      break;
    }
  }

  printf("PrintAllFileNameInPath: Start print all file name in %s\r\n", path);

  //查询目录下所有文件
  while(1)
  {
    result = f_readdir(&direct, &fileInfo);
    if(result != FR_OK)
    {
      break;
    }

    //长文件名
    #if _USE_LFN
      if(0 == (AM_DIR & fileInfo.fattrib))
      {
        if(0 != fileInfo.lfname[0])
        {
          fileCnt++;
          printf("%s\r\n", fileInfo.lfname);
        }
        else if(0 != fileInfo.fname[0])
        {
          fileCnt++;
          printf("%s\r\n", fileInfo.fname);
        }
        else
        {
          break;
        }
      }

    //短文件名
    #else
      if(0 == (AM_DIR & fileInfo.fattrib))
      {
        if(0 == fileInfo.fname[0])
        {
          break;
        }
        else
        {
          fileCnt++;
          printf("%s\r\n", fileInfo.fname);
        }
      }

    #endif
  }

  //关闭目录
  result = f_closedir(&direct);
  if(result != FR_OK)
  {
    printf("PrintAllFileNameInPath: Fail to close path (%d)\r\n", result);
  }

  //长文件名内存释放
  #if (1 == _USE_LFN)
    MyFree(fileInfo.lfname);
  #endif

  printf("PrintAllFileNameInPath: file num %d\r\n", fileCnt);
}

文件信息表

为了避免文件重复拷贝，只拷贝那些更新过的文件，我们可以在建立一张文件信息表，里边储存着系统版本号、文件的修改日期等信息，存储在 Nand Flash 中。拷贝文件时，首先检索文件信息表，如果该文件有被更新过，那么就复制该文件；如果该文件没被更新，即 Nand Flash 中的文件就是最新版本，那么就可以选择不复制该文件。如此一来，插入 SD 卡时，就可以避免每次开机都复制文件。

文件信息表的文件头信息以及单个文件的信息如下所示，具体实现在此不过多描述，读者可以参考本系列提供的源码。

//文件头信息
typedef __packed struct
{
  char         flag[4];      //文件标志，固定为 "INFO"
  char         version[256]; //版本信息
  unsigned int fileNum;      //已经记录的文件的数量
  unsigned int fileSize;     //整个文件的大小，字节
  unsigned int dataSize;     //数据域的大小，字节
  unsigned int offSet;       //文件开头到第一个文件信息的偏移量
}StructFileInfoHead;

//单个文件的信息
typedef struct 
{
  char         name[256]; //SD 卡中的文件名，含路径
  unsigned int sdDate;    //SD 卡中的修改日期
}StructFileInfo;

总结

对于简单的应用，文件数量不多，读者完全可以只拷贝指定文件，而不用拷贝整个文件夹。同样的 Nand Flash 中也没必要必须使用文件系统，直接读写速度会更快一些，但不方便管理。

实验结果

实验结果如下所示。

源码

本章节中的源码请参考《单片机 GUI 设计（零）- 大纲》

简介

文件拷贝

拷贝整个目录

文件信息表

总结

实验结果

源码

hrz