stm32移植ecos #34，ecos sd driver，SD卡驱动（4）



在上一节，介绍了eCos STM32 SD/MMC Card driver前面2个步骤的调试情况，SD卡可以mount成功并能成功打开目录和读取SD卡目录文件列表信息。但是在SD卡中创建新目录和文件时则会失败，严重的是还破坏了SD卡中文件系统数据，导致SD卡目录和文件数据的丢失。

这是怎么一回事呢？本节除了解决这个问题外，还修复了eCos Disk IO层和eCos FAT文件系统中存在的bug，以及更新了读取SD卡存储信息的相关代码。

读取SD卡信息

eCos带的fatfs测试程序fatfs1.c中，有读取SD卡信息（SD卡总大小、可用空间、块大小等信息）相关代码段，但是这段代码使用的一些宏和定义是旧的，所以是不可用的。具体可参考：http://www.sourceware.org/ml/ecos-discuss/2012-07/msg00006.html

根据eCos图形配置工具可知，读取SD卡信息对应的配置项是：CYGSEM_FILEIO_INFO_DISK_USAGE而不是CYGSEM_FILEIO_BLOCK_USAGE，如下图选中的配置项所示：

通过搜索CYGSEM_FILEIO_INFO_DISK_USAGE可知，读取SD卡信息的KEY是FS_INFO_DISK_USAGE而非FS_INFO_BLOCK_USAGE，所用的结构体是struct cyg_fs_disk_usage而非struct cyg_fs_block_usage。

修改fatfs.c中fatfs_getinfo()函数，如下代码所示：

#if defined(/*CYGSEM_FILEIO_BLOCK_USAGE*/CYGSEM_FILEIO_INFO_DISK_USAGE)// Modify by reille 2013.07.28
        case /*FS_INFO_BLOCK_USAGE*/FS_INFO_DISK_USAGE: {// Modify by reille 2013.07.28
	  cyg_uint32 total_clusters;
	  cyg_uint32 free_clusters;
      // Modify by reille 2013.07.28
//	  struct cyg_fs_block_usage *usage = (struct cyg_fs_block_usage *) buf;
      struct cyg_fs_disk_usage *usage = (struct cyg_fs_disk_usage *) buf;
	  fatfs_disk_t  *disk   = (fatfs_disk_t *) mte->data;

	  err = fatfs_get_disk_usage(disk, &total_clusters, &free_clusters);
	  if (err)
	    return err;
	  usage->total_blocks = total_clusters;
	  usage->free_blocks = free_clusters;
	  usage->block_size = disk->cluster_size;
	  break;
	}
#endif

同样，fatfs1.c中相关代码也需要修改过来，在此就不多说了。

eCos Disk IO层的bug

在调试SD卡驱动时发现eCos Disk IO层存在bug。该bug正常情况是不会触发的，但一旦SD卡驱动返回出错时则会触发，并导致整个eCos Disk的崩溃。该bug主要存在于disk_bread()和disk_bwrite()两函数中。

以disk_bread()函数来说明。

disk_bread()函数开头会去检测SD卡对应的controller是否busy？如果busy则一直等待，否则一旦取得执行权，立即置busy信号，如下代码：

    cyg_drv_mutex_lock( &ctlr->lock );

    while( ctlr->busy )
        cyg_drv_cond_wait( &ctlr->queue );

    if (info->connected && chan->valid)
    {
        ctlr->busy = true;

        if (NULL != chan->partition)
        {

再往下面看，调用SD卡驱动read()方法去读取SD block数据：

            cyg_drv_dsr_lock();

            res = (funs->read)(chan, (void*)bbuf, tfr, pos);

            if( res == -EWOULDBLOCK )
            {
                // If the driver replys EWOULDBLOCK, then the transfer is
                // being handled asynchronously and when it is finished it
                // will call disk_transfer_done(). This will wake us up here
                // to continue.

                while( ctlr->result == -EWOULDBLOCK )
                    cyg_drv_cond_wait( &ctlr->async );

                res = ctlr->result;
            }

            cyg_drv_dsr_unlock();

            if (ENOERR != res) {
                goto done;
            }

是否注意：如果res返回出错，即res值不等于ENOERR时，则直接goto done了，而在这里呢，没有清除SD卡controller的busy标志。这种情况下，一旦出现SD卡底层驱动read返回错误情况，则下次read时会一直等待busy标志，导致死等。disk_bwrite()函数亦是如此。

这就是eCos Disk IO层存在的bug。解决方法不难，当res返回出错且goto之前清除busy标志。

SD卡创建目录和文件失败问题

因为SD卡可以mount成功，可以读取SD卡信息、目录和文件列表信息，最重要的是用WinHex工具（下载地址：http://download.csdn.net/detail/rill_zhen/5776013）查看写block数据是正确的，所以一直把这个问题定位在eCos fatfs中，没有想过会是SD卡驱动问题的原因。所以这个问题排查了很久。

后面添加了很多打印信息加以分析，FAT信息、FAT分配表、FAT根目录、读写block数据都打印出来，并且根据FAT文件系统格式分析当创建新文件时，所要更新哪些分配表、根目录数据、以及大概写入的数据块等。

这样分析后发现，umount之前，所有的数据行为都是正确的。umount之后，会把数据写入到相应的block中（这是因为eCos的FATFS采用了类似linux中的块缓存机制，主要用于提高块设备数据读写性能以及降低对块设备的频繁读写，进而延长块设备寿命），但是当更新SD卡FAT的根目录数据时，发现写入的数据实际上是FAT数据区中的数据。

进一步排查发现，原来是stm32_dma_transaction_begin()函数中disk->is_tx标志使用的问题（注意下面代码中文注释部分）。

    // Perform transfer via the bounce buffers.
    if (disk->setup->bbuf_size != 0) {
        // If the requested transfer is too large for the bounce buffer we assert
        // in debug builds and truncate in production builds.
        if (count > disk->setup->bbuf_size) {
            CYG_ASSERT(false, "STM32 SDIO : Transfer exceeds bounce buffer size.");
            count = disk->setup->bbuf_size;
        }

        local_data = disk->setup->bbuf;
        if (is_tx) {// 这里原来是：if (disk->is_tx)，而disk->is_tx标志的更新放在了后面，导致write时，数据源错误
            memcpy (local_data, data, count);
        }
    } else {
        local_data = data;
    }

    // Set runtime data
    disk->is_tx     = is_tx;

FAT32兼容问题

上一节，谈到了mount失败是因为fatfs_supp.c中read_boot_record()函数读取SD卡MBR失败引起的，通过修改fatfs_supp.c中read_boot_record()、disk_write()和disk_read()以及在struct fatfs_disk_s结构体添加两成员变量才得以解决。

实际上，这份修改是不完全的。我们知道，在fat32中，读写数据时是以cluster为单位的，所以，当SD卡是FAT32时，还是会出现mount失败。解决办法是修改cluster_to_block_pos()函数，在该函数末尾添加以下一行代码，也就是把block加上SD卡DBR前的隐藏扇区数：

*block += disk->start_block_num;

读取SCR出错

在调试SD卡驱动的时候，会出现读取SCR出错的情况。没有找到原因，网上搜索都说是要加个延时。但即使加了延时，我发现还是会有很小概率出现。如果有网友遇到过，恳请赐教下。

总结

一路下来发现，SD卡不仅本身驱动稍显复杂，而且还涉及eCos Disk驱动体系、FAT文件系统、块缓存等多方面内容，所以像SD卡这种块设备还是有一定难度的。在这里，最重要的是：有难度不要害怕，而要迎难而上。

整个SD卡章节，如果带上SD卡和FAT文件系统知识介绍，多达6个章节。本身的目的是想采纳我同事的建议，叙述时既要有实践经验，更要有理论知识做铺垫。此外，本次同样花了大量篇幅来介绍我的调试过程，最主要是展现我的一个调试过程、调试方法、调试思路。

水平有限，如有更好建议，请留言，本人将积极采纳！

整个代码下载地址：http://52ecos.net/thread-600-1-1.html