01

概述

文件系統(tǒng)在嵌入式系統(tǒng)中的作用不可或缺，它提供了對非易失性存儲設(shè)備（如閃存、SD卡等）上的數(shù)據(jù)進行有效組織和管理的能力。通過文件系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)可以像在傳統(tǒng)計算機上一樣創(chuàng)建、讀取、寫入和刪除文件，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的持久化存儲和分層次的目錄結(jié)構(gòu)。文件系統(tǒng)的存在極大地簡化了數(shù)據(jù)管理任務(wù)，提升了系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性和便利性，對于系統(tǒng)配置、數(shù)據(jù)記錄、固件升級等多種應(yīng)用場景來說至關(guān)重要。

FatFS 是一個流行的開源、輕量級、通用型的FAT文件系統(tǒng)模塊，專為小型嵌入式系統(tǒng)設(shè)計，兼容FAT12、FAT16和FAT32格式。它能夠在多種類型的存儲介質(zhì)上實現(xiàn)文件系統(tǒng)的掛載和操作，常用于消費電子產(chǎn)品、工業(yè)控制設(shè)備以及其他資源有限的嵌入式環(huán)境中，特別是需要與個人電腦或其他設(shè)備之間進行數(shù)據(jù)交換的應(yīng)用場景。

LittleFS 則是一個專門為資源有限且不穩(wěn)定環(huán)境設(shè)計的嵌入式文件系統(tǒng)，相較于傳統(tǒng)的FAT文件系統(tǒng)，LittleFS專注于在小容量存儲設(shè)備（如SPI Flash、EEPROM等）上提供更好的耐久性和容錯能力。LittleFS主要解決嵌入式系統(tǒng)中因電源突然斷電或者硬件故障導致的數(shù)據(jù)丟失問題，它通過元數(shù)據(jù)的日志記錄和恢復機制確保文件系統(tǒng)的完整性。這種文件系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設(shè)備、智能傳感器節(jié)點和其它長期運行、無人值守的嵌入式系統(tǒng)中有著廣闊的應(yīng)用前景。

02

文件系統(tǒng)FatFS

FatFs是一個通用的文件系統(tǒng)(FAT/exFAT)模塊，用于在小型嵌入式系統(tǒng)中實現(xiàn)FAT文件系統(tǒng)。

官方網(wǎng)址：

http://elm-chan.org/fsw/ff/00index_e.html

FatFs組件的編寫遵循ANSI C(C89)，完全分離于磁盤 I/O 層,因此不依賴于硬件平臺。它可以嵌入到資源有限的微控制器中，如 8051, PIC, AVR, ARM, Z80, RX等等，不需要做任何修改。

特征

a.兼容性強：DOS/ Windows兼容的FAT/exFAT文件系統(tǒng)。

b.資源消耗低：代碼體積小巧，對RAM和ROM資源需求較少，平臺無關(guān)，容易移植。

c.移植性好：幾乎可以運行在任何帶有文件系統(tǒng)功能的嵌入式系統(tǒng)上。

d.支持以下各種配置選項：

ANSI / OEM或Unicode中的長文件名。

exFAT文件系統(tǒng)，64位LBA和GPT可存儲大量數(shù)據(jù)。

RTOS的線程安全。

多個卷（物理驅(qū)動器和分區(qū)）。

可變扇區(qū)大小。

多個代碼頁，包括DBCS。

只讀，可選API，I / O緩沖區(qū)等...

03

文件系統(tǒng)Littlefs

市場上有許多商業(yè)和開源嵌入式文件系統(tǒng)，但沒有一個能夠完全滿足我們的設(shè)計代碼大小、功能或可靠性要求，而這些對于成功部署 IoT 設(shè)備至關(guān)重要。LittleFs是一款專為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的小型故障安全文件系統(tǒng)。

源碼地址：

https://github.com/armmbed/mbed-littlefs

Littlefs特點：

占用資源小：LittleFS針對小容量存儲如SPI Flash進行了優(yōu)化，支持小至幾KB的存儲空間。

斷電恢復能力：LittleFS通過日志記錄和恢復機制，減少了文件系統(tǒng)損壞的可能性，尤其在突然斷電情況下，能夠保持數(shù)據(jù)完整性。

平均磨損：LittleFS在寫入操作上進行了優(yōu)化，減少因小文件寫入引起的磨損均衡問題。

文件系統(tǒng)對比

每一種產(chǎn)物都有它存在的價值，文件系統(tǒng)也同樣如此，各有各的優(yōu)缺點，下面簡單羅列幾點它們的區(qū)別。

1.資源RAM / ROM大小

Littlefs是Mbed OS中的高完整性嵌入式文件系統(tǒng)，經(jīng)過優(yōu)化可與RAM和ROM有限的MCU一起使用。

Littlefs高度集成的嵌入式文件系統(tǒng)使用比FAT少的13K ROM和少于4K的RAM。

2.失電恢復能力

littlefs具有強大的copy-on-write保證，并且磁盤上的存儲總是保持有效狀態(tài)，可能有隨機電源故障的系統(tǒng)適合該文件系統(tǒng)。

3.磨損均衡

嵌入式設(shè)備使用的大多數(shù)存儲芯片都支持每個扇區(qū)有限的擦除集，如果沒有均衡，則嵌入式設(shè)備的壽命可能會受到影響

04

結(jié)論

FatFs，如果存儲設(shè)備，例如SD卡，需要接入windows中查看存儲的內(nèi)容，需要選擇FatFs。

LittleFs，如果需要更小的資源占用，磨損平衡，掉電保護功能，需要選擇LittleFs。

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審核編輯 黃宇