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前言

編寫目的

?本文檔旨在為開發者介紹Littlef’s文件系統相關配置使用指南。通過本文檔，開發者可以了解系統支持的文件系統類型、文件系統的掛載與使用方法、文件操作接口以及文件系統相關的配置選項，幫助開發者在嵌入式環境中高效、安全地使用文件系統功能，實現數據的持久化存儲和管理。

術語和縮寫詞

術語和縮寫詞	解釋
文件系統	用于組織和存儲數據的方法，管理文件的創建、讀取、寫入、刪除等操作，提供數據持久化存儲能力
littlefs	為閃存設計的輕量級文件系統，具有掉電保護和磨損均衡功能，適用于資源受限的嵌入式設備
fatfs	一種廣泛使用的文件系統格式，兼容性好，支持長文件名，適用于SD卡、U盤等可移動存儲設備

方案選擇

?Zephyr 操作系統支持 fatfs 和 littlefs，因為 SPINAND 存在壞塊，而 littlefs 支持壞塊管理，所以選擇 littlefs 作為外部NAND-Flash文件系統。

一、Littlefs介紹

請參考優秀博客：
Little介紹
單片機移植操作

二、Littlefs搭建步驟

Littlefs系統原函數文件路徑：zephyr/subsys/fs/littlefs_fs.c
該文件作用說明：

• LittleFS 文件系統驅動原函數實現
• 雙存儲后端支持
• 設備樹驅動的自動掛載（若設備樹啟動：autonount屬性）
• 內存管理和線程安全
• 通過 SYS_INIT 在系統啟動時自動初始化（注冊文件系統框架）

1.設備樹構建

/ {fstab {compatible = "zephyr,fstab";lfs1: lfs1 {compatible = "zephyr,fstab,littlefs"; //標識符read-size = <1>; // 數據塊讀取的最小大小，所有讀取都將是此值的倍數prog-size = <16>; // 數據塊寫入的最小大小，所有寫入都將是此值的倍數cache-size = <256>; //緩存的大小，必須是 flash page size 的倍數lookahead-size = <32>; //lookahead 緩沖區大小,必須是8的倍數block-cycles = <512>; //用于動態磨損均衡，將數據移動到另一個塊之前的擦除次數partition = <&lfs1_partition>; //掛載分區mount-point = "/lfs1"; //掛載點automount; //啟用自動掛載（自動：littlefs_fs.c掛載。手動：fs_mount函數掛載）};};
};&flash0 {partitions {compatible = "fixed-partitions";#address-cells = <1>;#size-cells = <1>;/* Use second half of flash for the filesystem. */lfs1_partition: partition@100000 {label = "storage";reg = <0x100000 DT_SIZE_K(1024)>;};};
};

易錯點：若重復掛載會返回錯誤
可使用**fs_statvfs()**檢查后再掛載。

2.自動掛載流程（二選一）

2.1設備樹啟用自動掛載

fstab {compatible = "zephyr,fstab";lfs1: lfs1 {.......automount;  // 啟用自動掛載.......};
};

2.2 在 littlefs_fs.c 中，設備樹宏會被展開

//匹配設備樹：
#define DT_DRV_COMPAT zephyr_fstab_littlefs
// DT_INST_FOREACH_STATUS_OKAY(DEFINE_FS) 展開為：
#define DEFINE_FS(inst) \
static struct fs_littlefs fs_data_0 = { \.cfg = { \.read_size = 1, \.prog_size = 16, \.cache_size = 256, \.lookahead_size = 32, \.read_buffer = read_buffer_0, \.prog_buffer = prog_buffer_0, \.lookahead_buffer = lookahead_buffer_0, \}, \
}; \
struct fs_mount_t z_fsmp_lfs1 = { \.type = FS_LITTLEFS, \.mnt_point = "/lfs1", \.fs_data = &fs_data_0, \.storage_dev = (void *)0, \.flags = FS_MOUNT_FLAG_AUTOMOUNT, \
};

2.3 模塊注冊初始化

// 文件系統初始化優先級：CONFIG_FILE_SYSTEM_INIT_PRIORITY
// littlefs_fs.c 中的 SYS_INIT 宏
SYS_INIT(littlefs_init, POST_KERNEL, CONFIG_FILE_SYSTEM_INIT_PRIORITY);// 系統啟動時自動調用 littlefs_init()

2.4 初始化階段

2.4.1注冊Littlefs文件系統到總文件系統

    // 注冊 LittleFS 文件系統驅動int rc = fs_register(FS_LITTLEFS, &littlefs_fs);if (rc != 0) {LOG_ERR("Failed to register LittleFS driver: %d", rc);return rc;}

2.4.2 檢查自動掛載標志

if ((mp->flags & FS_MOUNT_FLAG_AUTOMOUNT) != 0) {// 執行自動掛載int rc = fs_mount(mp);if (rc < 0) {LOG_ERR("Automount %s failed: %d", mp->mnt_point, rc);} else {LOG_INF("Automount %s succeeded", mp->mnt_point);}}// 如果沒有 automount 標志，直接返回，不執行掛載

2.5 掛載函數調用

int fs_mount(struct fs_mount_t *mp)
{......// 檢查是否已經掛載if (mp->fs != NULL) {return -EBUSY;  // 已經掛載}// 調用文件系統特定的掛載函數int rc = fs->mount(mp);if (rc == 0) {// 5. 掛載成功，更新掛載點信息mp->fs = fs;mp->mountp_len = strlen(mp->mnt_point);}.......
}

3.手動掛載流程（二選一）

3.1設備樹注釋自動掛載

fstab {compatible = "zephyr,fstab";lfs1: lfs1 {.......//automount;  //注釋關閉掉.......};
};

3.2 外部聲明掛載結構

// 在應用程序中聲明外部掛載結構
FS_FSTAB_DECLARE_ENTRY(FS_PARTITION_NODE);
// 展開為：extern struct fs_mount_t z_fsmp_lfs1;

3.3 基礎方式掛載

#include <zephyr/fs/fs.h>
#include <zephyr/fs/littlefs.h>void basic_mount_example(void)
{// 1. 獲取掛載結構指針struct fs_mount_t *mp = &FS_FSTAB_ENTRY(FS_PARTITION_NODE);// 2. 執行掛載int rc = fs_mount(mp);if (rc < 0) {printk("Mount failed: %d\n", rc);return;}printk("Mount succeeded at %s\n", mp->mnt_point);
}

4. 基礎應用

簡化版Demo：

/** 最簡 LittleFS 測試*/#include <stdio.h>
#include <zephyr/kernel.h>
#include <zephyr/fs/fs.h>
#include <zephyr/fs/littlefs.h>int main(void)
{struct fs_file_t file;char buffer[64];int res;printk("Simple LittleFS Test\n");// 掛載文件系統FS_LITTLEFS_DECLARE_DEFAULT_CONFIG(storage);static struct fs_mount_t lfs_mount = {.type = FS_LITTLEFS,.fs_data = &storage,.storage_dev = (void *)FIXED_PARTITION_ID(storage_partition),.mnt_point = "/lfs",};res = fs_mount(&lfs_mount);if (res != 0) {printk("Mount failed: %d\n", res);return 0;}printk("Mounted successfully\n");// 寫入文件fs_file_t_init(&file);res = fs_open(&file, "/lfs/hello.txt", FS_O_CREATE | FS_O_WRITE);if (res == 0) {fs_write(&file, "Hello LittleFS!", 15);fs_close(&file);printk("File written\n");}// 讀取文件res = fs_open(&file, "/lfs/hello.txt", FS_O_READ);if (res == 0) {res = fs_read(&file, buffer, sizeof(buffer) - 1);if (res > 0) {buffer[res] = '\0';printk("Read: %s\n", buffer);}fs_close(&file);}// 卸載fs_unmount(&lfs_mount);printk("Test completed\n");return 0;
}

更完善Demo請參考官方Littlefs例程：Littlefs_demo

總結

無論使用自動掛載還是使用手動掛載，Littlefs_Moudle都會在啟動階段進行初始化。手動掛載具有搭配（條件掛載、錯誤處理、狀態檢測、性能監控的優勢），提供了更大的靈活性和控制力，具體可通過Shell進行測試與體驗。