| 1 | /* | 
|---|
| 2 |  * fatfs.h - FATFS file system API definition. | 
|---|
| 3 |  * | 
|---|
| 4 |  * Author    Mohamed Lamine Karaoui (2014,2015) | 
|---|
| 5 |  *           Alain Greiner (2016,2017) | 
|---|
| 6 |  * | 
|---|
| 7 |  * Copyright (c) UPMC Sorbonne Universites | 
|---|
| 8 |  * | 
|---|
| 9 |  * This file is part of ALMOS-MKH. | 
|---|
| 10 |  * | 
|---|
| 11 |  * ALMOS-MKH is free software; you can redistribute it and/or modify it | 
|---|
| 12 |  * under the terms of the GNU General Public License as published by | 
|---|
| 13 |  * the Free Software Foundation; version 2.0 of the License. | 
|---|
| 14 |  * | 
|---|
| 15 |  * ALMOS-MKH is distributed in the hope that it will be useful, but | 
|---|
| 16 |  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of | 
|---|
| 17 |  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU | 
|---|
| 18 |  * General Public License for more details. | 
|---|
| 19 |  * | 
|---|
| 20 |  * You should have received a copy of the GNU General Public License | 
|---|
| 21 |  * along with ALMOS-MKH; if not, write to the Free Software Foundation, | 
|---|
| 22 |  * Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA | 
|---|
| 23 |  */ | 
|---|
| 24 |  | 
|---|
| 25 | #ifndef _FATFS_H_ | 
|---|
| 26 | #define _FATFS_H_ | 
|---|
| 27 |  | 
|---|
| 28 | #include <hal_kernel_types.h> | 
|---|
| 29 | #include <rwlock.h> | 
|---|
| 30 | #include <vfs.h> | 
|---|
| 31 |  | 
|---|
| 32 |  | 
|---|
| 33 | /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 34 | // The FATFS File System implements a FAT32 read/write file system. | 
|---|
| 35 | // | 
|---|
| 36 | // The FATFS extensions to the generic VFS are the following: | 
|---|
| 37 | // 1) The vfs_ctx_t "extend" field is a void* pointing on the fatfs_ctx_t structure. | 
|---|
| 38 | //    This structure contains various general informations such as the total | 
|---|
| 39 | //    number of sectors in FAT region, the number of bytes per sector, the number  | 
|---|
| 40 | //    of sectors per cluster, the lba of FAT region, the lba of data region, or the | 
|---|
| 41 | //    cluster index for the root directory. It contains also an extended pointer | 
|---|
| 42 | //    on the FAT mapper. | 
|---|
| 43 | // 2) The vfs_inode_t "extend" field is a void*, but contains for each inode, | 
|---|
| 44 | //    the first FAT cluster index (after cast to intptr). | 
|---|
| 45 | /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 46 |  | 
|---|
| 47 | /*************** Partition Boot Sector Format **********************************/ | 
|---|
| 48 | //                                     offset |  length | 
|---|
| 49 | #define BS_JMPBOOT                          0 ,  3 | 
|---|
| 50 | #define BS_OEMNAME                          3 ,  8 | 
|---|
| 51 | #define BPB_BYTSPERSEC                     11 ,  2 | 
|---|
| 52 | #define BPB_SECPERCLUS                     13 ,  1 | 
|---|
| 53 | #define BPB_RSVDSECCNT                     14 ,  2 | 
|---|
| 54 | #define BPB_NUMFATS                        16 ,  1 | 
|---|
| 55 | #define BPB_ROOTENTCNT                     17 ,  2 | 
|---|
| 56 | #define BPB_TOTSEC16                       19 ,  2 | 
|---|
| 57 | #define BPB_MEDIA                          21 ,  1 | 
|---|
| 58 | #define BPB_FATSZ16                        22 ,  2 | 
|---|
| 59 | #define BPB_SECPERTRK                      24 ,  2 | 
|---|
| 60 | #define BPB_NUMHEADS                       26 ,  2 | 
|---|
| 61 | #define BPB_HIDDSEC                        28 ,  4 | 
|---|
| 62 | #define BPB_TOTSEC32                       32 ,  4 | 
|---|
| 63 | #define BPB_PARTITION_TABLE               446 , 64  | 
|---|
| 64 |  | 
|---|
| 65 | // FAT 32 | 
|---|
| 66 | #define BPB_FAT32_FATSZ32                  36 ,  4 | 
|---|
| 67 | #define BPB_FAT32_EXTFLAGS                 40 ,  2 | 
|---|
| 68 | #define BPB_FAT32_FSVER                    42 ,  2 | 
|---|
| 69 | #define BPB_FAT32_ROOTCLUS                 44 ,  4 | 
|---|
| 70 | #define BPB_FAT32_FSINFO                   48 ,  2 | 
|---|
| 71 | #define BPB_FAT32_BKBOOTSEC                50 ,  2 | 
|---|
| 72 | #define BS_FAT32_DRVNUM                    64 ,  1 | 
|---|
| 73 | #define BS_FAT32_BOOTSIG                   66 ,  1 | 
|---|
| 74 | #define BS_FAT32_VOLID                     67 ,  4 | 
|---|
| 75 | #define BS_FAT32_VOLLAB                    71 , 11 | 
|---|
| 76 | #define BS_FAT32_FILSYSTYPE                82 ,  8 | 
|---|
| 77 |  | 
|---|
| 78 | // Partitions | 
|---|
| 79 | #define FIRST_PARTITION_ACTIVE            446 ,  8 | 
|---|
| 80 | #define FIRST_PARTITION_BEGIN_LBA         454 ,  4 | 
|---|
| 81 | #define FIRST_PARTITION_SIZE              458 ,  4  | 
|---|
| 82 | #define SECOND_PARTITION_ACTIVE           462 ,  8 | 
|---|
| 83 | #define SECOND_PARTITION_BEGIN_LBA        470 ,  4 | 
|---|
| 84 | #define SECOND_PARTITION_SIZE             474 ,  4 | 
|---|
| 85 | #define THIRD_PARTITION_ACTIVE            478 ,  8 | 
|---|
| 86 | #define THIRD_PARTITION_BEGIN_LBA         486 ,  4 | 
|---|
| 87 | #define THIRD_PARTITION_SIZE              490 ,  4 | 
|---|
| 88 | #define FOURTH_PARTITION_ACTIVE           494 ,  8 | 
|---|
| 89 | #define FOURTH_PARTITION_BEGIN_LBA        502 ,  4 | 
|---|
| 90 | #define FOURTH_PARTITION_SIZE             506 ,  4     | 
|---|
| 91 | /*******************************************************************************/ | 
|---|
| 92 |  | 
|---|
| 93 | #define MBR_SIGNATURE_POSITION            510 , 2 | 
|---|
| 94 | #define MBR_SIGNATURE_VALUE               0xAA55   | 
|---|
| 95 |  | 
|---|
| 96 | /************** FAT_FS_INFO SECTOR  ********************************************/ | 
|---|
| 97 | #define FS_SIGNATURE_VALUE_1              0x52526141 | 
|---|
| 98 | #define FS_SIGNATURE_VALUE_2              0x72724161 | 
|---|
| 99 | #define FS_SIGNATURE_VALUE_3              0x000055AA   | 
|---|
| 100 | #define FS_SIGNATURE_POSITION_1           0   , 4   | 
|---|
| 101 | #define FS_SIGNATURE_POSITION_2           484 , 4 | 
|---|
| 102 | #define FS_SIGNATURE_POSITION_3           508 , 4   | 
|---|
| 103 | #define FS_FREE_CLUSTERS                  488 , 4 | 
|---|
| 104 | #define FS_FREE_CLUSTER_HINT              492 , 4 | 
|---|
| 105 | /*******************************************************************************/ | 
|---|
| 106 |  | 
|---|
| 107 | #define DIR_ENTRY_SIZE          32 | 
|---|
| 108 |                     | 
|---|
| 109 | #define NAME_MAX_SIZE           31 | 
|---|
| 110 |  | 
|---|
| 111 | /******* Directory Entry Structure (32 bytes) **********************************/ | 
|---|
| 112 | //                            offset | length | 
|---|
| 113 | #define DIR_NAME                   0 , 11   // dir_entry name | 
|---|
| 114 | #define DIR_ATTR                  11 ,  1   // attributes | 
|---|
| 115 | #define DIR_NTRES                 12 ,  1   // reserved for the OS         | 
|---|
| 116 | #define DIR_CRT_TIMES_TENTH       13 ,  1  | 
|---|
| 117 | #define DIR_FST_CLUS_HI           20 ,  2   // cluster index 16 MSB bits | 
|---|
| 118 | #define DIR_WRT_TIME              22 ,  2   // time of last write | 
|---|
| 119 | #define DIR_WRT_DATE              24 ,  2   // date of last write | 
|---|
| 120 | #define DIR_FST_CLUS_LO           26 ,  2   // cluster index 16 LSB bit | 
|---|
| 121 | #define DIR_FILE_SIZE             28 ,  4   // dir_entry size (up to 4 Gbytes) | 
|---|
| 122 | /*******************************************************************************/ | 
|---|
| 123 |  | 
|---|
| 124 | /******* LFN Directory Entry Structure  (32 bytes) *****************************/ | 
|---|
| 125 | //                            offset | length | 
|---|
| 126 | #define LDIR_ORD                   0 ,  1   // Sequence number (from 0x01 to 0x0f)     | 
|---|
| 127 | #define LDIR_NAME_1                1 , 10   // name broken into 3 parts  | 
|---|
| 128 | #define LDIR_ATTR                 11 ,  1   // attributes (must be 0x0F)  | 
|---|
| 129 | #define LDIR_TYPE                 12 ,  1   // directory type (must be 0x00) | 
|---|
| 130 | #define LDIR_CHKSUM               13 ,  1   // checksum of name in short dir   | 
|---|
| 131 | #define LDIR_NAME_2               14 , 12  | 
|---|
| 132 | #define LDIR_RSVD                 26 ,  2   // artifact of previous fat (must be 0) | 
|---|
| 133 | #define LDIR_NAME_3               28 ,  4    | 
|---|
| 134 | /*******************************************************************************/ | 
|---|
| 135 |  | 
|---|
| 136 | /***********************  DIR_ATTR values  (attributes) ************************/ | 
|---|
| 137 | #define ATTR_READ_ONLY            0x01 | 
|---|
| 138 | #define ATTR_HIDDEN               0x02 | 
|---|
| 139 | #define ATTR_SYSTEM               0x04 | 
|---|
| 140 | #define ATTR_VOLUME_ID            0x08 | 
|---|
| 141 | #define ATTR_DIRECTORY            0x10 | 
|---|
| 142 | #define ATTR_ARCHIVE              0x20 | 
|---|
| 143 | #define ATTR_LONG_NAME_MASK       0x0f      // READ_ONLY|HIDDEN|SYSTEM|VOLUME_ID | 
|---|
| 144 | /*******************************************************************************/ | 
|---|
| 145 |  | 
|---|
| 146 | /********************* DIR_ORD special values **********************************/ | 
|---|
| 147 | #define FREE_ENTRY                0xE5     // this entry is free in the directory | 
|---|
| 148 | #define NO_MORE_ENTRY             0x00     // no more entry in the directory | 
|---|
| 149 | /*******************************************************************************/ | 
|---|
| 150 |  | 
|---|
| 151 | /******************** CLuster Index Special Values *****************************/ | 
|---|
| 152 | #define FREE_CLUSTER              0x00000000 | 
|---|
| 153 | #define RESERVED_CLUSTER          0x00000001 | 
|---|
| 154 | #define BAD_CLUSTER               0x0FFFFFF7 | 
|---|
| 155 | #define END_OF_CHAIN_CLUSTER_MIN  0x0ffffff8 | 
|---|
| 156 | #define END_OF_CHAIN_CLUSTER_MAX  0x0fffffff | 
|---|
| 157 | /*******************************************************************************/ | 
|---|
| 158 |  | 
|---|
| 159 | /****  Forward declarations  ****/ | 
|---|
| 160 |  | 
|---|
| 161 | struct mapper_s; | 
|---|
| 162 | struct page_s; | 
|---|
| 163 | struct vfs_ctx_s; | 
|---|
| 164 | struct vfs_inode_s; | 
|---|
| 165 |  | 
|---|
| 166 | /***************************************************************************************** | 
|---|
| 167 |  * This structure defines a FATFS specific context (extension to VFS context).  | 
|---|
| 168 |  ****************************************************************************************/ | 
|---|
| 169 |  | 
|---|
| 170 | typedef struct fatfs_ctx_s | 
|---|
| 171 | { | 
|---|
| 172 |     uint32_t          fat_sectors_count;     /*! number of sectors in FAT region        */ | 
|---|
| 173 |     uint32_t          bytes_per_sector;      /*! number of bytes per sector             */ | 
|---|
| 174 |     uint32_t          sectors_per_cluster;   /*! number of sectors per cluster          */ | 
|---|
| 175 |     uint32_t          fat_begin_lba;         /*! lba of FAT region                      */ | 
|---|
| 176 |     uint32_t          cluster_begin_lba;     /*! lba of data region                     */ | 
|---|
| 177 |     uint32_t          root_dir_cluster;      /*! cluster index for the root directory   */ | 
|---|
| 178 |     uint32_t          last_allocated_sector; /*! TODO ???                               */ | 
|---|
| 179 |     uint32_t          last_allocated_index;  /*! TODO ???                               */ | 
|---|
| 180 |     xptr_t            fat_mapper_xp;         /*! FAT mapper (in IO cluster)             */ | 
|---|
| 181 | } | 
|---|
| 182 | fatfs_ctx_t; | 
|---|
| 183 |  | 
|---|
| 184 | ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 185 | //              FATFS specific extern functions   | 
|---|
| 186 | ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 187 |  | 
|---|
| 188 | /****************************************************************************************** | 
|---|
| 189 |  * This function scan the FAT (File Allocation Table), stored in the FAT mapper, | 
|---|
| 190 |  * and returns the FATFS cluster index for a given page of a given file. | 
|---|
| 191 |  * It must be called by a thread running in the cluster containing the FAT mapper. | 
|---|
| 192 |  * We can use a RPC to scan the remote FAT mapper, because the RPC_FIFO will avoid  | 
|---|
| 193 |  * contention in the cluster containing the FAT mapper, and the RPC latency is not  | 
|---|
| 194 |  * critical compared to the device access latency. | 
|---|
| 195 |  * The FAT is actually an array of uint32_t slots. Each slot in this array contains the  | 
|---|
| 196 |  * index of another slot in this array, to form one linked list for each file stored on | 
|---|
| 197 |  * device in the FATFS file system. This index in the FAT array is also the index of the | 
|---|
| 198 |  * FATFS cluster on the device. One FATFS cluster is supposed to contain one PPM page.  | 
|---|
| 199 |  * For a given file, the entry point in the FAT is simply the index of the FATFS cluster  | 
|---|
| 200 |  * containing the first page of the file. The mapper being a cache, this function  | 
|---|
| 201 |  * automatically updates the FAT mapper from informations stored on device in case of miss. | 
|---|
| 202 |  ****************************************************************************************** | 
|---|
| 203 |  * @ mapper                  : local pointer on the FAT mapper. | 
|---|
| 204 |  * @ first_cluster       : index of the first FATFS cluster allocated to the file. | 
|---|
| 205 |  * @ page_index          : index of searched page in file. | 
|---|
| 206 |  * @ searched_cluster_id : [out] found FATFS cluster index. | 
|---|
| 207 |  * @ return 0 if success / return EIO if a FAT mapper miss cannot be solved. | 
|---|
| 208 |  *****************************************************************************************/ | 
|---|
| 209 | error_t fatfs_get_cluster( struct mapper_s * mapper, | 
|---|
| 210 |                            uint32_t          first_cluster, | 
|---|
| 211 |                            uint32_t          page_index, | 
|---|
| 212 |                            uint32_t        * searched_cluster_id ); | 
|---|
| 213 |  | 
|---|
| 214 | /****************************************************************************************** | 
|---|
| 215 |  * This function display the content of the FATFS context. | 
|---|
| 216 |  *****************************************************************************************/ | 
|---|
| 217 | void fatfs_ctx_display( void ); | 
|---|
| 218 |  | 
|---|
| 219 |  | 
|---|
| 220 | ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 221 | // Generic API: These functions are called by the kernel, | 
|---|
| 222 | //              and must be implemented by all File Systems. | 
|---|
| 223 | ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 224 |  | 
|---|
| 225 | /****************************************************************************************** | 
|---|
| 226 |  * This fuction allocates memory from local cluster for a FATFS context descriptor. | 
|---|
| 227 |  ****************************************************************************************** | 
|---|
| 228 |  * @ return a pointer on the created context / return NULL if failure. | 
|---|
| 229 |  *****************************************************************************************/ | 
|---|
| 230 | fatfs_ctx_t * fatfs_ctx_alloc( void ); | 
|---|
| 231 |  | 
|---|
| 232 | /***************************************************************************************** | 
|---|
| 233 |  * This function access the boot device, and initialises the FATFS context | 
|---|
| 234 |  * from informations contained in the boot record.  | 
|---|
| 235 |  ***************************************************************************************** | 
|---|
| 236 |  * @ vfs_ctx   : local pointer on VFS context for FATFS. | 
|---|
| 237 |  ****************************************************************************************/ | 
|---|
| 238 | void fatfs_ctx_init( fatfs_ctx_t * fatfs_ctx ); | 
|---|
| 239 |  | 
|---|
| 240 | /***************************************************************************************** | 
|---|
| 241 |  * This function releases memory dynamically allocated for the FATFS context extension. | 
|---|
| 242 |  ***************************************************************************************** | 
|---|
| 243 |  * @ vfs_ctx   : local pointer on VFS context. | 
|---|
| 244 |  ****************************************************************************************/ | 
|---|
| 245 | void fatfs_ctx_destroy( fatfs_ctx_t * fatfs_ctx ); | 
|---|
| 246 |  | 
|---|
| 247 | /***************************************************************************************** | 
|---|
| 248 |  * This function moves a page from/to the mapper to/from the FATFS file system on device. | 
|---|
| 249 |  * It must be called by a thread running in cluster containing the mapper. | 
|---|
| 250 |  * The pointer on the mapper and the page index in file are found in the page descriptor. | 
|---|
| 251 |  * WARNING : The inode field in the mapper MUST be NULL for the FAT mapper, as this | 
|---|
| 252 |  * is used to implement a specific behaviour to access the FAT zone on device. | 
|---|
| 253 |  ***************************************************************************************** | 
|---|
| 254 |  * @ page      : local pointer on page descriptor. | 
|---|
| 255 |  * @ to_mapper : transfer direction | 
|---|
| 256 |  * @ return 0 if success / return EIO if error.  | 
|---|
| 257 |  ****************************************************************************************/ | 
|---|
| 258 | error_t fatfs_mapper_move_page( struct page_s * page, | 
|---|
| 259 |                                 bool_t          to_mapper ); | 
|---|
| 260 |  | 
|---|
| 261 | /***************************************************************************************** | 
|---|
| 262 |  * This function scan an existing parent directory, identified by the <parent> argument, | 
|---|
| 263 |  * to find a directory entry identified by the <name> argument and update the remote | 
|---|
| 264 |  * child inode descriptor, identified by the <child_xp> argument. | 
|---|
| 265 |  * It set the "type", "size", and "extend" (FAT cluster index) fields in child inode. | 
|---|
| 266 |  * It must be called by a thread running in the cluster containing the parent inode. | 
|---|
| 267 |  ***************************************************************************************** | 
|---|
| 268 |  * @ parent_inode    : local pointer on parent inode (directory). | 
|---|
| 269 |  * @ name            : child name. | 
|---|
| 270 |  * @ child_inode_xp  : extended pointer on remote child inode (file or directory). | 
|---|
| 271 |  * @ return 0 if success / return ENOENT if child not found. | 
|---|
| 272 |  ****************************************************************************************/ | 
|---|
| 273 | error_t fatfs_inode_load( struct vfs_inode_s * parent_inode, | 
|---|
| 274 |                           char               * name, | 
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| 275 |                           xptr_t               child_inode_xp ); | 
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| 276 |  | 
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| 277 | #endif  /* _FATFS_H_ */ | 
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