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U盘的文件系统设置EXFAT，分配单元大小要设置多少合适啊？？
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FatFs（2）
本文使用的FatFs版本为：V0.12b（发布）1.如何移植1.1首要考虑 FatFs模块移植基于以下假设条件：ANSI C：&编译器应遵循ANSI C。FatFs模块是以ANSI C（C89标准）语言编写的中间件软件，它不依赖任何硬件平台，只要相应的编译器支持ANSI C。整形类型大小：&FatFs模块假设char/short/long类型变量大小为8/16/32位、假设int类型变量为16或32位。这些内容定义在文件integer.h中，对大多数编译器而言，默认的定义都不会有什么问题。如果与当前的定义有冲突，你必须在这个文件中小心的解决掉。1.2系统组织结构 图1-1给出了嵌入式系统FatFs模块典型的关系依赖图。图中假设使用SPI接口访问SD卡，蓝色区域表示FatFs模块，注意FatFs模块并不包含也从不关心绿色区域的底层磁盘IO层。对于使用SPI访问SD卡的应用，FatFs官网提供的例程中，有使用硬件SPI和模拟SPI的例程。&图1-1：FatFs关系依赖图 如果只有一个磁盘设备，并且使用FatFs提供的磁盘接口，则不需要其它模块，只管编写应用程序即可，如图1-2(a)所示。如果使用多种不同接口，则需要编写另外一层软件，用来在驱动器和FatFs之间翻译命令和数据流，如图1-2(b)所示。 注意图1-2中灰色部分属于底层磁盘I/O层，FatFs从来不关心这一层是如何实现的！&图1-2：单个设备和多个设备系统1.3移植必须实现的函数 仅需要提供FatFs模块需要的底层磁盘I/O函数，其它的均不是必须的。大部分函数不是必须的，例如，磁盘写函数在配置为只读模式时就不是必须的。表1-1给出函数是否需要与配置选项的关系。表1-1：移植时需要的函数列表2.限制支持的文件系统类型：FAT12、FAT16、FAT32(r0.0)和exFAT(r1.0，从版本R0.12开始支持)打开的文件数目：无限制（取决于可用内存）卷数量：最大为10卷大小：最大为2TB（512字节/扇区）单个文件大小：FAT卷最大为4GB，exFAT卷几乎无限制（理论16*TB）簇大小：FAT卷最大为128扇区，exFAT卷最大为16MB扇区大小：512、、4096字节什么是exFAT？exFAT（Extended File Allocation Table File System，扩展FAT）是Microsoft在Windows Embeded 5.0以及以上版本中引入的一种适合于闪存的文件系统，为了解决FAT32文件系统不支持大于等于4GB的单个文件而推出。卷、簇和扇区？卷（逻辑驱动器）是文件系统为管理物理磁盘而提出的。一个物理磁盘可以有多个卷，多个物理磁盘也可以映射到1个卷上。我们常说将硬盘分为4个区，对于文件系统而言，实际上它就要管理4个卷。簇可以简单的理解为是一组扇区，是文件系统管理磁盘数据区的最小单位，一个文件即便是0字节，也一定会占用一个簇。当格式化磁盘时，会有“分配单元大小”选项，默认选择为4096字节，这个大小就是簇大小。扇区是物理磁盘的最小单位，在制造时大小已经确定，对于U盘、SD卡，一般为512字节。3.内存使用量 内存使用量大小取决于配置选项，表3-1显示了在特定配置下的ROM和RAM使用情况（FatFs官方网站上有更多的平台供参考，这里截取了其中的常用平台）。在此之前，先来了解一下表3-1会遇到的配置选项和缩写。 在表3-1中：V表示宏_VOLUMES定义的值（卷的个数）；F表示打开的文件数。宏_FS_READONLY表示读写限制，0表示读/写（R/W），1表示只读（R/O）；宏_FS_MINIMIZE用于函数裁剪，0表示全功能版（Full），3为最小功能（Min）；宏_FS_TINY用于模式配置，0表示正常模式，1表示微型模式。表3-1：不同平台、不同配置下，FatFs模块ROM和RAM消耗参考4.功能裁剪表4-1列出了FatFs的所有API函数以及函数在不同配置下的裁剪情况。表4-1：API函数和配置宏关系
5.长文件名 FatFs模块从版本0.07开始支持长文件名。除了函数f_readdir函数外，FatFs模块的其它函数对短文件名（SFN）和长文件名（LFN）是透明的。默认情况下，长文件名被禁止。要使能长文件名，需要设置宏_USE_LFN为1、2或3，并且需要向项目中增加文件option/unicode.c。LFN需要一些额外的缓存，缓存的大小通过宏_MAX_LFN来设定。长文件名最多可能需要255个字符，所以要完全符合长文件名的特性，则至少需要分配255字节的缓存区。如果分配的缓存区不足以放下文件名，则文件函数会返回一个FR_INVALID_NAME的错误值。当使能了长文件名特性并且使能了可重入特性（宏_FS_REENTRANT==1），_USE_LFN必须设置为2或3。在这种情况下，文件函数访问的文件名工作区缓存位域栈或堆中。工作缓存区占用（_MAX_LFN+1）*2字节，如果使能exFAT文件系统，需要再增加608字节缓存。 表5-1列出了在Cortex-M3硬件平台、GCC编译器环境，使用长文件名时不同内码表增加的ROM大小。 当LFN特性被使能，ROM大小的增长取决于所用的内码表。上表显示了使用LFN特性后几种内码表对应的ROM增长大小。当使用日文、中文和汉语时，会有成千上万的字符。不幸的是，它们需要一个巨大的OEM-Unicode双向转换表，这会使得模块的大小大幅度的增加，就像表中所给出的数据所示。因此，FatFs的双字节字符集的长文件名特性对于大多数的8位微控制器是不现实的。（这也是为什么作者在很长的时间内都没有兴趣实现LFN特性的原因）。 注：FAT文件系统中的长文件名特性微软的专利。当在一个商业应用中使能LFN时，可能需要向微软申请许可。6.Unicode API 默认情况下，FatFs的API函数使用ANSI/OEM代码集，即使在使能长文件名的情况下也是如此。但是FatFs也可以切换到Unicode代码集，只需要_LFN_UNICODE==1。使用ANSI/OEM代码集时字符串数据类型使用char，使用Unicode代码集时，字符串数据类型使用WCHAR（UTF-16）。《FatFs路径名称规则》一文提供了关于Unicode更详细的信息。7.exFAT文件系统 exFAT（Microsoft's Extended File Allocation Table）文件系统是微软在广泛使用的嵌入式操作系统中为替换FAT文件系统而开发的。它已经被SDA（SD卡协会）所采纳并推荐用户在高容量SD卡（&32G）中使用。因此exFAT即将成为可移动存储器的标准文件系统。 对于FAT32系统来说，单个文件被限制到最大4GB，但exFAT文件系统单个文件大小可以超过256TB！此外相对于FAT文件系统，exFAT文件系统在文件系统开销、特别是文件分配延时上都有降低，能够改善文件写效率。但是，当前FatFs版本软件也存在一个问题，就是在文件写入扇区非对齐时不如FAT文件系统吞吐量大。可以使用f_expand函数预先分配一个连续块来避免这个问题。 注意exFAT属于微软专利！FatFs模块的exFAT功能是根据US. Pat. App. Pub. No.
A1来实现的。可以通过配置宏使能或禁用exFAT功能。当在商业产品上使能exFAT功能后，需要向微软申请许可。 特别注意，使能exFAT后，不再兼容C89，因为需要64位整形类型。8.可重入性 不同卷上的文件操作总是可重入的（使能长文件名并且使用静态工作缓冲区除外），并且可以同时工作。相同卷上的文件操作是不可重入的，但是也可以通过配置_FS_REENTRANT选项使用线程保护。在这种情况下，需要OS的同步对象控制函数，必须增加函数ff_cre_syncobj、ff_del_syncobj、ff_req_grant和ff_rel_grant到工程。当卷被某个任务使用时，这时如果另外一个任务调用文件函数，那么访问会被阻塞等待，直到任务离开文件函数。如果等待超过由宏_TIMEOUT定义的时间，文件函数调用会终止，并返回FR_TIMEOUT。超时特性在某些RTOS下可能不被支持。 函数f_mount、f_mkfs和f_fdisk是一个例外。这些卷管理函数在同一个卷或物理磁盘上始终是不可重入的。当使用这些函数，其它任务要避免访问此卷。 注：这个段落只是描述FatFs模块本身的可重入性，不假定底层磁盘I/O模块具有可重入性。9.重复的访问文件（Duplicated File Access） 默认情况下，FatFs不支持以读/写方式重复打开文件，允许以只读方式重复打开文件。在写模式下禁止重复打开文件，禁止重命名、删除已经打开的文件，否则该卷上的FAT结构体会崩溃。还有，当前目录也不能被删除。 文件锁控制可以通过宏_FS_LOCK & 1使能。这个宏定义的值表示在文件锁控制下，多少文件、子目录可以同时打开。在这种情况下，任何对打开对象的非法操作（比如移除、重命名）会被拒绝并返回FR_LOCKED错误码，函数f_open和f_opendir是一个特例，它们执行失败返回FR_TOO_MANY_OPEN_FILES错误码。10. 高性能文件访问 在小型嵌入式系统中，为了获得更好的读写文件性能，应用程序编程应该考虑如何处理以合乎FatFs模块的特性。f_read函数读取磁盘上的文件数据按照下图中的序列：&图10-1：读数据，扇区未对齐（小块数据）&图10-2：读数据，扇区未对齐（大块数据）&图10-3：读数据，扇区对齐 文件I/O缓冲区用来读写部分扇区数据。文件I/O缓冲区可以是每个文件对象都有的私有扇区缓存，也可以是共享整个文件系统对象下的扇区缓存。宏_FS_TINY用来确定文件I/O缓冲区是使用文件对象缓存还是使用文件系统对象缓存。当_FS_TINY==1时，表示使用微型模式，文件I/O缓冲区共享文件系统对象缓存，文件数据传输和FAT/目录访问都使用文件系统缓存。这样每个文件对象可以减少_MAX_SS个字节数据内存。这种小内存配置的缺点是：缓存在文件I/O缓冲区的FAT数据在文件数据传输时将会丢失，并且在每一个簇的边界都要重新加载（意味着更长的执行时间）。 无论如何，这适合于大多数的应用场合，只需少量内存消耗就能获得不错的性能。 图10-1描述了文件当中未对齐扇中的部分扇区数据通过文件I/O缓存进行传送过程。大块数据传送见图10-2，图10-2中的中间部分的一个或多个扇区数据传送直接使用了应用程序缓存。图10-3描述了按扇区对齐的数据传送。在这种情况下，文件I/O缓存不使用。直接传送，通过disk_read函数一次最大程度的读取尽量多的扇区范围，但是多扇区数据传输从不越过簇边界，即使它们是连续的。 因此，尽量在读写时保证扇区对齐，避免传输缓存数据，这样可以改善读写性能。除了这个外，使用扇区对齐读写，在配置成小内存模式下，在文件传送时，不会冲刷掉缓存的FAT数据，这样就可以获得和正常模式下同样的性能同时又具有小的内存消耗。11. 使用Flash存储器的注意事项 使用Flash存储器时，例如SDC和CFC，为了获得最大写性能，必须考虑它们的特性。11.1 使用多扇区写&图11-1：多扇区/单扇区对比 使用Flash存储器时，一个扇区一个扇区的写入最影响写入数据的吞吐率。如果每次能写入多个扇区，会大大提高写入数据的吞吐率，如图11-1所示。存储器接口时钟越快，影响越大，并且通常吞吐率会增大10倍以上。图11-2显示这种关系，在存储器接口速率相同的情况下，比如使用8GB SDHC类型的SD卡，每次写16K（32扇区）比每次写100字节（1扇区）吞吐率高了38.8倍。写事件的次数会影响存储器的寿命，当使用小数据块时，可能会多次访问同一扇区，比如每次写入100字节，会写5~6次才能将一个扇区写满，因此从保护存储器使用寿命上考虑，也要尽可能的使用大块数据。&图11-2：读写吞吐率与写入块大小、存储器接口速率关系 因此应用程序应该尽可能将数据组成一个大数据块再进行写入操作。理想的写入方式是每次写入是以扇区对齐的，并且写入数据大小等于扇区的倍数，最好是等于簇大小。当然，应用层到介质层必须要支持多扇区写特性，可是多数开源磁盘驱动缺少这块。 注：Fatfs模块和它的例程磁盘驱动支持多扇区读写。12.强制擦除存储器 当通过f_unlink函数移除一个文件时，FatFs会在FAT表中把文件占用的簇数据空间标记为&空&，但是并不会对包含文件数据的扇区做任何擦除操作，所以文件数据仍然存在着。如果要在移除文件时将文件数据强制删除，存储器上的空闲块会增加。这样，在下次向这个数据块写数据时，就可以跳过内部擦除操作。这样可能会提高写入性能。要使能这个特性，设置_USE_TRIM为1。注：这个特性是Flash存储器内部处理程序所期望的。大多数应用并不需要这个特性，并且当移除大文件时，f_unlink函数可能会花费很长时间。13.临界区 写FAT卷时，如果因为意外故障导致写操作被中断，比如突然断电、错误的移除磁盘以及不可恢复的磁盘错误，可能会导致FAT结构体崩溃。图13-1和图13-2说明FatFs应用程序的临界区。&图13-1：长临界区&图13-2：:最小化的临界区 上述红色区域代码执行时被意外终止，正在执行的对象更改可能会丢失。当上述黄色区域代码执行时被意外终止，下面列出的一个或多个可能会发生：正在改写的文件数据被损坏添加的文件恢复到初始状态丢失新建的文件新创建的文件或者覆写的内容丢失由于丢失簇链，磁盘性能下降 如果以只读模式打开文件，是不会出现上述情况的。为了使数据丢失风险最小化，临界区应尽可能的短，适当的使用f_sync函数可以缩短临界区，如图13-2所示的那样。
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分配单元大小怎么设置|什么是格式化分配单元大小？
在格式化硬盘的时候，会有选择【分配单元大小】的提示，很多朋友就不清楚了，这个分配单元大小有什么作用呢？能随便选吗？选择多少合适呢？为您分析。
什么是“分配单元大小”
分配单元大小，即是系统对磁盘以及移动存储设备进行读写的最小单位。在极限速度以内，分配单元大小越大读写速度越快，反之则越慢。
不过需要注意的是，单元分配越大越会造成空间的浪费，这就像你拿许多同样大小的正方形纸片要将一个形状完全覆盖，纸片的面积越大越省事，但是相比于较小的纸片，边缘会有更多的无用面积，磁盘分配单元也是同样的道理。
怎么选择“分配单元大小”
在格式化硬盘的时候，系统会自动调节到最匹配的默认数值，所以是不需要自己修改的，按照默认值设置即可。
下面是三种常用的U盘/硬盘分区格式（exFAT、FAT32、NTFS），系统会针对分区格式自动调节分配单元大小：