micropython编程爱好网

 找回密码
 立即注册

QQ登录

只需一步,快速开始

搜索
查看: 4910|回复: 0

使用文件系统

[复制链接]

24

主题

24

帖子

1444

积分

管理员

Rank: 9Rank: 9Rank: 9

积分
1444
发表于 2022-1-20 10:06:07 | 显示全部楼层 |阅读模式
使用文件系统

内容

% S! U, p+ _+ L6 r+ }

本教程介绍 MicroPython 如何提供设备上的文件系统,允许将标准 Python 文件 I/O 方法与持久存储一起使用。

MicroPython 会自动创建默认配置并自动检测主文件系统,因此如果您想修改分区、文件系统类型或使用自定义块设备,本教程将非常有用。

文件系统通常由设备上的内部闪存支持,但也可以使用外部闪存、RAM 或自定义块设备。

在某些端口(例如 STM32)上,文件系统也可以通过 USB MSC 连接到主机 PC。pyboard.py 工具还为主机 PC 提供了一种访问所有端口上的文件系统的方法。

注意:这主要用于 STM32 和 ESP32 等裸机端口。在带有操作系统的端口(例如 Unix 端口)上,文件系统由主机操作系统提供。

虚拟FS

MicroPython 实现了一个类 Unix 虚拟文件系统 (VFS) 层。所有挂载的文件系统都组合成一个单一的虚拟文件系统,从 root 开始 /。文件系统被挂载到这个结构的目录中,并且在启动时工作目录被更改为主文件系统被挂载的位置。

在 STM32/Pyboard 上,内部闪存安装在 /flash,可选的 SDCard安装在/sd。在 ESP8266/ESP32 上,主文件系统挂载在 /。


& e4 T0 s" P% q块设备

块设备是实现 uos.AbstractBlockDev协议的类的实例 。

内置块设备

端口提供内置块设备来访问它们的主闪存。

开机时,MicroPython 将尝试检测默认闪存上的文件系统并自动配置和挂载它。如果没有找到文件系统,MicroPython 将尝试创建一个跨越整个闪存的 FAT 文件系统。端口还可以提供一种机制来“恢复出厂设置”主闪存,通常是通过在开机时按下按钮的某种组合。

STM32 / Pyboard

pyb.Flash类,可以访问内部闪存。在一些具有较大外部闪存的板上(例如 Pyboard D),它将使用它来代替。该 startkwarg应始终指定,即 pyb.Flash(start=0)。

注意:为了向后兼容,当构造没有参数时(即 pyb.Flash()),它只实现简单的块接口并反映呈现给 USB MSC 的虚拟设备(即它在开始时包含一个虚拟分区表)。

7 q$ {$ V8 n" I1 F' [) u1 d6 W8 w
ESP8266

内部闪存作为块设备对象公开,该对象 flashbdev 在启动时在模块中创建 。默认情况下,此对象作为全局变量添加,因此通常可以简单地作为bdev. 这实现了扩展接口。

" O+ r, T5 P( n  R
ESP32

esp32.Partition类用于实现为板限定分区的块设备。与 ESP8266 一样,有一个全局变量 bdev指向默认分区。这实现了扩展接口。

% K+ c1 N- I! L1 |/ ?
) e: t0 j/ h8 J8 Q* H; b8 v  k
自定义块设备

以下类实现了一个简单的块设备,该设备使用以下命令将其数据存储在 RAM 中 bytearray:

  1. class RAMBlockDev:! N/ j- b, h+ S/ u* T2 c0 z
  2.     def __init__(self, block_size, num_blocks):  L( R/ f' ]# A
  3.         self.block_size = block_size
    . U# Y. t0 r" q; C0 y
  4.         self.data = bytearray(block_size * num_blocks)
      v4 w6 c4 Z8 C, H( J( d$ g7 R0 b% b

  5. $ Q- X% ^: s6 S, r
  6.     def readblocks(self, block_num, buf):, ]) w( T- D5 v' X5 r; f
  7.         for i in range(len(buf)):
    " v" K* X5 Z" L* S
  8.             buf[i] = self.data[block_num * self.block_size + i]
    # l! s5 Q6 Q7 b' J  C, V- u) ], q
  9. 9 O" ~0 O& a+ \( T* `- @2 l
  10.     def writeblocks(self, block_num, buf):7 c* R" |) U' Z8 T; ]0 Y2 g
  11.         for i in range(len(buf)):
    $ A' Y. I+ J9 B% `6 v
  12.             self.data[block_num * self.block_size + i] = buf[i]
    & _: ]- _6 |8 ?  @# |7 m
  13. - N6 |% E3 T1 V, s5 S4 z
  14.     def ioctl(self, op, arg):1 f! Q8 T% n, I, e0 R2 c- ]& i
  15.         if op == 4: # get number of blocks. y! l9 z; z$ J) `' i  b5 _9 c! z0 G
  16.             return len(self.data) // self.block_size1 N* a4 m9 g- a  k, _
  17.         if op == 5: # get block size
      b$ q' E/ \& n4 C' _
  18.             return self.block_size
复制代码
0 I! }5 E2 H' O
4 `7 P9 n' n1 X  W6 ]" w2 J) I

: y5 s2 |) r0 o

它可以按如下方式使用:

  1. import os
    , A- p1 s" G1 Y/ t: u
  2.   l' d, Y# K; {' w9 {1 m# w
  3. bdev = RAMBlockDev(512, 50)
    ) Y( J- ?7 H0 E* c
  4. os.VfsFat.mkfs(bdev)
    7 b$ B1 V1 W3 v$ N4 T% M
  5. os.mount(bdev, '/ramdisk')
复制代码
( [6 r% c' Z2 y, J. O' v% K5 D

! n' C. B! p# Y9 \" f& ~. y! X0 H* W' j" b0 w& P

支持简单接口和扩展接口(即 uos.AbstractBlockDev.readblocks()uos.AbstractBlockDev.writeblocks() 方法的签名和行为)的块设备的示例 是:

  1. class RAMBlockDev:
    0 P; Z9 h  B/ i) C7 V
  2.     def __init__(self, block_size, num_blocks):6 M! c% b3 J, d# |
  3.         self.block_size = block_size- w7 ?8 k# \. P( U4 H3 X1 @# g
  4.         self.data = bytearray(block_size * num_blocks)% r/ H- d4 z6 A

  5. 1 |4 J! h9 F$ b+ u
  6.     def readblocks(self, block_num, buf, offset=0):
    ; p* ^9 P: Q: N" Z
  7.         addr = block_num * self.block_size + offset8 b" J# S% P0 J
  8.         for i in range(len(buf)):
    ; C% r) H' Q. \! e
  9.             buf[i] = self.data[addr + i]+ H: g& I' r2 X
  10. 6 [2 g. f: n) ?, v: p
  11.     def writeblocks(self, block_num, buf, offset=None):
    3 n4 a1 N9 W7 `% k
  12.         if offset is None:
    : ?0 A" X* \. g5 a& c- R
  13.             # do erase, then write$ f3 \* o! q) e
  14.             for i in range(len(buf) // self.block_size):5 z/ c9 p/ M* d5 K; i1 J
  15.                 self.ioctl(6, block_num + i)
    & a; \3 N) {6 W& T( y, \4 B
  16.             offset = 0; z+ w. C$ z7 l4 I
  17.         addr = block_num * self.block_size + offset
    ' P0 i) K5 W$ l% U
  18.         for i in range(len(buf)):
    1 L! W) ?, T/ H1 i
  19.             self.data[addr + i] = buf[i]6 E& n2 j. z& y" K

  20. 9 p6 r) V, i, F) p7 g' g
  21.     def ioctl(self, op, arg):5 M, ]# |' Y, m7 t  c
  22.         if op == 4: # block count
    $ d3 Z4 a9 {* p8 ^, Z
  23.             return len(self.data) // self.block_size
    7 _; P( k; e, ^1 q5 T
  24.         if op == 5: # block size0 t5 C# u/ ^3 C' J5 ~. e, K; {7 p  W
  25.             return self.block_size
    # v: `/ y# A$ \" `% N$ L
  26.         if op == 6: # block erase
    8 C2 G; S5 j" \8 [0 c  i; k
  27.             return 0
复制代码

3 Q* H" y8 O# F0 e, _% N
; ?7 T2 a" Z: i9 F; q1 u( K4 t+ n! ?

由于它支持扩展接口,因此可以用于littlefs:

  1. import os
      q9 X+ N! l; y- W0 j. J5 U
  2. ( P6 t9 m, s: W+ W' l. B
  3. bdev = RAMBlockDev(512, 50)$ v# M$ v2 z  ~. D' @9 n
  4. os.VfsLfs2.mkfs(bdev)$ v- V0 p; U9 e  u+ ^% I
  5. os.mount(bdev, '/ramdisk')
复制代码

# I1 ?2 K6 @- b& o, s# A- s$ `- [; R, i( Q$ {3 W- W) V
; V3 _' z  [: P' S& B$ f

一旦挂载,文件系统(无论其类型如何)就可以像通常在 Python 代码中使用的那样使用,例如:

  1. with open('/ramdisk/hello.txt', 'w') as f:+ ?2 X# x5 b9 V; ^* n' {! N" T8 V
  2.     f.write('Hello world')6 x  i, W% I+ `% Z: z  n: i$ r# k
  3. print(open('/ramdisk/hello.txt').read())
复制代码

! C3 o+ m8 F. c- w. T
9 l- ]0 [. c) E3 `5 U5 X3 M
6 G8 Y# Z  n1 P. v
' n8 c) p# B; x9 B# z; H

2 a1 p0 u0 k& P* T( C& t文件系统

MicroPython 端口可以提供 FAT、 和 的实现。 littlefs v1 and littlefs v2.

下表显示了固件中默认包含给定端口/板组合的文件系统,但可以在自定义固件构建中选择启用它们。

! W6 D* C1 w, `* C
FAT

FAT 文件系统的主要优点是它可以通过支持的板(例如 STM32)上的 USB MSC 访问,而主机 PC 上不需要任何额外的驱动程序。

但是,FAT 不能容忍写入期间的电源故障,这可能会导致文件系统损坏。对于不需要 USB MSC 的应用,建议使用 littlefs 代替。

要使用 FAT 格式化整个闪存:

  1. # ESP8266 and ESP32
    9 H# L/ N7 {9 L5 a  i
  2. import os/ B, `6 x  S0 p
  3. os.umount('/')' H1 ^1 g! J4 H" I3 Z: c
  4. os.VfsFat.mkfs(bdev)+ }" B7 M% V" E* T
  5. os.mount(bdev, '/')
    5 K) r2 p# |" j- _

  6. ! w+ ?$ P' L! h0 u9 T& F  e: W
  7. # STM323 S2 I/ `6 F( z9 M( b
  8. import os, pyb
    & R! P# w: L+ y! ]0 \$ R
  9. os.umount('/flash')
    ' c9 I# }) W6 y& w  i8 ]
  10. os.VfsFat.mkfs(pyb.Flash(start=0))0 b0 q+ B: Z0 T, e+ n) t
  11. os.mount(pyb.Flash(start=0), '/flash')
    7 b& z& s8 i( g+ a' W
  12. os.chdir('/flash')
复制代码

, E8 _% {+ Y9 L7 t" Q9 N& y/ I; z2 b' @( q; H$ Y( M* r4 J) x" l

: B' w3 {3 u" {: X/ f' {7 R! M4 r/ g5 M0 B
Littlefs

Littlefs是专为基于闪存的设备设计的文件系统,对文件系统损坏具有更强的抵抗力。

笔记

有报告称 littlefs v1 和 v2 在某些情况下会失败,有关详细信息,请参阅littlefs issue 347littlefs issue 295.


2 E, {0 \* o2 O% S

注意:它仍然可以使用 littlefs FUSE 驱动程序通过 USB MSC 访问。请注意,您必须使用该-b=4096 选项来覆盖块大小。

使用 littlefs v2 格式化整个闪存:

  1. # ESP8266 and ESP32
    / `6 J, k( j* b, `( W3 g1 o7 q) F
  2. import os4 Z: b- j0 e" u. p* u  v! g! O; {7 J
  3. os.umount('/')* S4 c/ T' `/ D
  4. os.VfsLfs2.mkfs(bdev)# ?5 R4 I7 `$ q% k' y8 K
  5. os.mount(bdev, '/')2 n' _2 Q. B* I4 X

  6. 4 X" y/ ^2 j# c
  7. # STM32. ~- {7 r$ H1 R4 ~8 w+ A, K
  8. import os, pyb2 `' _3 v$ I. v% ^. L! ]" n
  9. os.umount('/flash')
    + h! E1 a2 E7 @# K! g) D
  10. os.VfsLfs2.mkfs(pyb.Flash(start=0))5 Q- M3 o0 w/ H0 M7 `
  11. os.mount(pyb.Flash(start=0), '/flash')2 d" ]) h! d- q+ L- w
  12. os.chdir('/flash')
复制代码

' V! X& D0 v/ H
1 X9 ?9 ~5 |$ H. S0 t% q0 K5 z5 z$ y5 F* N

2 k6 L  `9 T6 S( ^4 p混合 (STM32)

通过使用 start 和 len kwargs to pyb.Flash,您可以创建跨越闪存设备子集的块设备。

例如,将第一个 256kiB 配置为 FAT(并通过 USB MSC 可用),其余配置为 littlefs:

  1. import os, pyb- @3 X- w1 ]8 I/ a
  2. os.umount('/flash')( W1 I4 |: `- s( P
  3. p1 = pyb.Flash(start=0, len=256*1024)/ j7 H  ?( @' a+ H
  4. p2 = pyb.Flash(start=256*1024)2 F" w1 K5 w, w2 R4 g
  5. os.VfsFat.mkfs(p1). \! U2 [$ [! |
  6. os.VfsLfs2.mkfs(p2)
    5 s7 X7 X( ^5 o1 J: m
  7. os.mount(p1, '/flash')" |+ Z; c+ }/ W6 D# v7 l8 L' r
  8. os.mount(p2, '/data')9 [" v& Q& n5 X: Z; t
  9. os.chdir('/flash')
复制代码
0 j+ K6 I9 }0 j1 Q% w( n

+ u0 u9 B# l( I/ G. P4 _' P1 t2 h2 @( x% |- \2 ~) w

这可能有助于使您的 Python 文件、配置和其他很少修改的内容通过 USB MSC 可用,但允许频繁更改的应用程序数据驻留在 littlefs 上,从而具有更好的电源故障恢复能力等。

偏移处的分区 0 将自动挂载(并自动检测文件系统类型),但您可以添加:

  1. import os, pyb# s$ c) W; f! d( Y6 V& g/ [
  2. p2 = pyb.Flash(start=256*1024); u& q* F& F3 i% F5 I( I+ X* v! ~
  3. os.mount(p2, '/data')
复制代码

6 B+ N  s$ N% l3 A# c, k
: Y# S3 _' x6 ~) U4 w5 j. c0 T" K3 e3 p$ P4 }8 ~5 ^1 M  m& U6 v  e) W4 I

来 boot.py挂载数据分区。

; L/ L  ?3 ?; A- g) h8 V8 [, P
混合动力(ESP32)

在 ESP32 上,如果您构建自定义固件,您可以修改 partitions.csv以定义任意分区布局。

启动时,名为“vfs”的分区将被/默认挂载,但任何额外的分区都可以boot.py 使用:

  1. import esp32, os
    1 F6 p9 H4 r, x: ~. M
  2. p = esp32.Partition.find(esp32.Partition.TYPE_DATA, label='foo')
    & ?' x1 d1 P5 i$ C
  3. os.mount(p, '/foo')
复制代码

, F, X" a% _( G- P' i& z# |4 y  W6 v2 e7 M1 b& r
! U/ q5 v. Q" [0 t
6 W6 r) Q- A/ i# U' w3 }

* |7 F5 j% g- {" O9 K' f. `2 t. J
; ?' O7 G+ a5 O) C5 T

本帖子中包含更多资源

您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?立即注册

x
回复

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

QQ|Archiver|手机版|小黑屋|micropython编程爱好网 ( 粤ICP备14010847号-3 ) microPython技术交流 microPython技术交流2

粤公网安备 44030702001224号

GMT+8, 2022-7-5 11:26 , Processed in 0.218400 second(s), 20 queries .

Powered by Discuz! X3.4

Copyright © 2001-2020, Tencent Cloud.

快速回复 返回顶部 返回列表