Flash 文件系统使用说明

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简介

本例程展示了如何在 Titan Board 上使用 OSPI Flash 挂载 LittleFS 文件系统。通过此示例，你可以在外部闪存中读写文件，实现数据持久化存储。程序基于 RT-Thread 文件系统组件 和 OSPI 驱动。

RA8 系列 OSPI 特性

RA8 系列 MCU 提供 Octal SPI / Quad SPI 接口（OSPI），专为高速外部闪存访问设计，主要特性如下：

1. 多线高速访问

  • 支持 1-8 数据线模式：

    • 1线 SPI（标准 SPI）

    • 4线 QSPI（Quad SPI）

    • 8线 OSPI（Octal SPI）

  • 最高时钟可达 100 MHz（取决于 MCU 和 Flash 器件），适合大容量高速读写。

  • 可配置 连续读取模式，减少每次读取命令开销。

2. 灵活的 Flash 操作模式

  • 支持 页写入（Page Program），单页通常为 256 字节，可分块管理跨页写入。

  • 支持 块擦除（Block Erase），典型块大小 4KB、64KB，可按需擦除提高写入效率。

  • 支持 随机读取 与 连续读取。

  • 可配置 读写指令、Dummy Cycle、Data Line Width，满足不同 Flash 型号要求。

  • 支持 高速模式（DDR / Quad / Octal I/O），提高传输效率。

3. 中断与 DMA 支持

  • OSPI 外设可通过 中断 通知传输完成。

  • 支持 DMA 模式，减少 CPU 占用。

  • 与 RT-Thread 结合，可封装为 块设备（blkdev），方便挂载文件系统或缓存数据。

4. RT-Thread 驱动集成

  • RA8 OSPI 驱动可注册为 RT-Thread 块设备。

  • LittleFS 或 FatFS 可挂载在该块设备上，实现文件系统操作。

  • 支持 线程安全 API，方便多线程访问 Flash。

  • 可配置 页缓存大小 和 块擦写策略，优化 LittleFS 性能。

5. 高可靠性特性

  • 支持 写保护（Write Protect） 和 软件锁定（Software Lock）。

  • 支持 错误检测，如命令错误或数据 CRC 校验。

  • 可在断电或系统重启后安全挂载文件系统。

FAL 抽象层

FAL (Flash Abstraction Layer) Flash 抽象层，是对 Flash 及基于 Flash 的分区进行管理、操作的抽象层，对上层统一了 Flash 及 分区操作的 API (框架图如下所示)，并具有以下特性：

  • 支持静态可配置的分区表，并可关联多个 Flash 设备；

  • 分区表支持 自动装载 。避免在多固件项目，分区表被多次定义的问题；

  • 代码精简，对操作系统 无依赖 ，可运行于裸机平台，比如对资源有一定要求的 Bootloader；

  • 统一的操作接口。保证了文件系统、OTA、NVM（例如：EasyFlash） 等对 Flash 有一定依赖的组件，底层 Flash 驱动的可重用性；

  • 自带基于 Finsh/MSH 的测试命令，可以通过 Shell 按字节寻址的方式操作（读写擦） Flash 或分区，方便开发者进行调试、测试；

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硬件说明

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FSP 配置

  • 新建 r_ospi_b stack：

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  • 配置 r_ospi_b stack：

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  • Flash 引脚配置：

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RT-Thread Settings 配置

  • 在 RT-Thread Settings 中使能 Flash。

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软件说明

本例程的文件系统初始化源码位于 ./board/ports/drv_filesystem.c 中：

#include <rtthread.h>

#if defined(BSP_USING_FILESYSTEM)
#include <dfs_romfs.h>
#include <dfs_fs.h>
#include <dfs_file.h>

#if DFS_FILESYSTEMS_MAX < 4
#error "Please define DFS_FILESYSTEMS_MAX more than 4"
#endif
#if DFS_FILESYSTEM_TYPES_MAX < 4
#error "Please define DFS_FILESYSTEM_TYPES_MAX more than 4"
#endif

#define DBG_TAG "app.filesystem"
#define DBG_LVL DBG_INFO
#include <rtdbg.h>

#ifdef BSP_USING_FS_AUTO_MOUNT
#ifdef BSP_USING_SDCARD_FATFS
static int onboard_sdcard_mount(void)
{
    if (dfs_mount("sd", "/sdcard", "elm", 0, 0) == RT_EOK)
    {
        LOG_I("SD card mount to '/sdcard'");
    }
    else
    {
        LOG_E("SD card mount to '/sdcard' failed!");
        rt_pin_write(0x000D, PIN_LOW);
    }

    return RT_EOK;
}
#endif /* BSP_USING_SDCARD_FATFS */
#endif /* BSP_USING_FS_AUTO_MOUNT */

#ifdef BSP_USING_FLASH_FS_AUTO_MOUNT
#ifdef BSP_USING_FLASH_FATFS
#define FS_PARTITION_NAME "filesystem"

static int onboard_fal_mount(void)
{
    /* 初始化 fal 功能 */
    extern int fal_init(void);
    extern struct rt_device* fal_mtd_nor_device_create(const char *parition_name);
    fal_init ();
    /* 在 ospi flash 中名为 "filesystem" 的分区上创建一个块设备 */
    struct rt_device *mtd_dev = fal_mtd_nor_device_create (FS_PARTITION_NAME);
    if (mtd_dev == NULL)
    {
        LOG_E("Can't create a mtd device on '%s' partition.", FS_PARTITION_NAME);
        return -RT_ERROR;
    }
    else
    {
        LOG_D("Create a mtd device on the %s partition of flash successful.", FS_PARTITION_NAME);
    }

    /* 挂载 ospi flash 中名为 "filesystem" 的分区上的文件系统 */
    if (dfs_mount (FS_PARTITION_NAME, "/fal", "lfs", 0, 0) == 0)
    {
        LOG_I("Filesystem initialized!");
    }
    else
    {
        dfs_mkfs ("lfs", FS_PARTITION_NAME);
        if (dfs_mount ("filesystem", "/fal", "lfs", 0, 0) == 0)
        {
            LOG_I("Filesystem initialized!");
        }
        else
        {
            LOG_E("Failed to initialize filesystem!");
            rt_pin_write(0x000D, PIN_LOW);
        }
    }

    return RT_EOK;
}
#endif /*BSP_USING_FLASH_FATFS*/
#endif /*BSP_USING_FLASH_FS_AUTO_MOUNT*/

const struct romfs_dirent _romfs_root[] =
{
#ifdef BSP_USING_SDCARD_FATFS
    {ROMFS_DIRENT_DIR, "sdcard", RT_NULL, 0},
#endif

#ifdef BSP_USING_FLASH_FATFS
  { ROMFS_DIRENT_DIR, "fal", RT_NULL, 0 },
#endif
        };

const struct romfs_dirent romfs_root =
{
ROMFS_DIRENT_DIR, "/", (rt_uint8_t*) _romfs_root, sizeof(_romfs_root) / sizeof(_romfs_root[0])
};

static int filesystem_mount(void)
{

#ifdef RT_USING_DFS_ROMFS
    if (dfs_mount(RT_NULL, "/", "rom", 0, &(romfs_root)) != 0)
    {
        LOG_E("rom mount to '/' failed!");
    }

    /* 确保块设备注册成功之后再挂载文件系统 */
    rt_thread_delay(500);
#endif
#ifdef BSP_USING_FS_AUTO_MOUNT
    onboard_sdcard_mount();
#endif /* BSP_USING_FS_AUTO_MOUNT */

#ifdef BSP_USING_FLASH_FS_AUTO_MOUNT
    onboard_fal_mount ();
#endif

    return RT_EOK;
}
INIT_COMPONENT_EXPORT(filesystem_mount);
#endif /* defined(BSP_USING_FILESYSTEM)*/

编译&下载

  • RT-Thread Studio：在RT-Thread Studio 的包管理器中下载 Titan Board 资源包，然后创建新工程，执行编译。

编译完成后，将开发板的 USB-DBG 接口与 PC 机连接，然后将固件下载至开发板。

运行效果

按下复位按键重启开发板，观察开发板终端日志。

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