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: |$ y: r' L! y& i" e. H) J- v6 j虚拟FS 块设备 5 q, t, b* O6 `) l
文件系统
) R6 f) H4 P! C6 U) Q H0 |; ^2 S) W7 C9 \
8 u( x6 d3 X+ }( s7 {
2 O1 ]) z1 p: g& u" Y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FSMicroPython 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 /。 : ~& k0 k: g0 A
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该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)。 $ ]& |0 a; |" g' W$ H! e
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。
! K, b8 x7 l+ x% h1 nESP32esp32.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。 , b& p6 J. ]& D; U) s% S
a2 j- Q S) d/ @. Y9 N; Y! s+ |
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: - class RAMBlockDev:
; G) {% m1 B' n- O+ W6 w/ g7 ] - def __init__(self, block_size, num_blocks):. _; g. M) B+ I8 {
- self.block_size = block_size
' e$ O% ]7 b& Y% S8 t; C - self.data = bytearray(block_size * num_blocks)5 W( a1 }5 s7 ^6 Q' j) Q9 h
+ E# E3 @3 I. i: P- def readblocks(self, block_num, buf):3 `9 ~/ ~$ P* N* m, K5 `; L7 V5 K
- for i in range(len(buf)):4 ~9 O! ~/ u- F5 h! ]2 @
- buf[i] = self.data[block_num * self.block_size + i]
' a c i$ n$ Q - - C* f( M3 t8 n. U6 i9 y% V& U- ?6 c
- def writeblocks(self, block_num, buf):
# S0 I, ]5 }; R- j$ Z) l - for i in range(len(buf)):/ h8 w& h+ i- v7 C4 H
- self.data[block_num * self.block_size + i] = buf[i]
% x' k. G; b0 G$ K9 T% d
! d" d& h5 X8 w; }0 B( }" H2 \( v- def ioctl(self, op, arg):
5 c F5 L& |. \4 p7 r - if op == 4: # get number of blocks
- }- A& p a8 T1 ^ - return len(self.data) // self.block_size, G0 H' b2 f3 p7 ~4 D( A t( h! k
- if op == 5: # get block size
/ s6 r' S6 T. \9 G1 k: \2 Z% e - return self.block_size
复制代码 : }2 ?0 j: }2 q
& p' }% h1 w* E& Z) V0 o
+ t! R& i+ c9 b% T0 b8 M0 b它可以按如下方式使用: - import os8 R, I+ L3 z5 z, [( ?7 V$ H) i- i
1 B& }! N, \& z/ d+ y- bdev = RAMBlockDev(512, 50)
8 @' G) @9 Q% z. w+ s$ x$ E - os.VfsFat.mkfs(bdev)
9 ]3 d4 P7 {1 k4 y1 `% @/ w! s - os.mount(bdev, '/ramdisk')
复制代码
" O& C3 C, K+ |7 [0 K _6 i8 S
+ l1 d" _5 z7 L% Q( K" N* B3 X. S. I; M; y( S
支持简单接口和扩展接口(即 uos.AbstractBlockDev.readblocks() 和 uos.AbstractBlockDev.writeblocks() 方法的签名和行为)的块设备的示例 是: - class RAMBlockDev:7 ?$ ]5 M) [- M* u3 I
- def __init__(self, block_size, num_blocks):
$ [( w: q5 `2 _! R - self.block_size = block_size
9 g& ]; j' H8 l2 {0 Q - self.data = bytearray(block_size * num_blocks)
9 w, q9 K( |! L' z& S: Z+ F
# V, H6 ]- a) i- def readblocks(self, block_num, buf, offset=0):( j m4 h) S; V( h. l6 s" B
- addr = block_num * self.block_size + offset
& |6 h+ h9 S0 x - for i in range(len(buf)):
! @. X2 G) M, q* V. l - buf[i] = self.data[addr + i]
: f/ G+ J# N8 P! A: D
+ ^( y+ z* e8 L4 e8 j' n- def writeblocks(self, block_num, buf, offset=None):
) o! |' N/ x& O/ H - if offset is None:
- P4 K+ u; Y8 T! C - # do erase, then write
U) Z- X, Y8 H - for i in range(len(buf) // self.block_size):# E5 ?# t* \# G1 f* P( o
- self.ioctl(6, block_num + i)9 ]/ l# }0 Q7 O6 v) ~3 C( V
- offset = 0% o$ J% F6 w4 Y. J6 A3 j4 B
- addr = block_num * self.block_size + offset
" U9 X* t) |* z3 ~ m9 S - for i in range(len(buf)):
- v. n4 }" w6 C1 z) ^ - self.data[addr + i] = buf[i]7 Q- X9 m! P. t8 T _5 h
1 h8 W1 B( [0 K- def ioctl(self, op, arg):
/ ]( | F5 O: u, c6 r" n- D+ L$ Q6 G4 i - if op == 4: # block count9 ?1 H8 m4 y0 E- X6 R7 }
- return len(self.data) // self.block_size. c1 `' |& [" {! v) x5 R
- if op == 5: # block size p" C/ m. `8 l+ c5 B9 Z
- return self.block_size L2 o. m. K) I5 G9 C* w
- if op == 6: # block erase+ F0 x! y0 H. i, d
- return 0
复制代码 ! |5 B ?6 M5 H. F0 \
' a* C0 S/ ?' g5 a6 L% |* ~7 C
由于它支持扩展接口,因此可以用于littlefs: - import os, E, ^5 j* |8 d$ k9 q2 U
- 7 q) u: _7 o$ [, K
- bdev = RAMBlockDev(512, 50)
- R3 L- k6 a5 C - os.VfsLfs2.mkfs(bdev)4 i! J) a& c) x, V" k2 E, V) Z
- os.mount(bdev, '/ramdisk')
复制代码 ) w+ L2 R6 s9 u0 V6 q
' E. C5 P+ c3 g7 d4 J
) c' b; T$ E0 Z+ I8 ~9 i1 W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: - with open('/ramdisk/hello.txt', 'w') as f:
) A3 V1 N: A) O - f.write('Hello world')
( v! g$ x% k! u( |2 P - print(open('/ramdisk/hello.txt').read())
复制代码 ' Y4 g0 I V% {9 u
) S$ ? r( W! n
c7 r" G2 f$ m7 q. \4 I$ x/ l3 m" w& R( m4 y
' c6 d9 \3 [# |8 I
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。 - f9 A3 z1 F. u$ B' [* g
FATFAT 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: - # ESP8266 and ESP32
; S3 W$ Q- V* @8 d) k5 p8 s" K' ` - import os. {2 m* ~. Z9 \" _5 L
- os.umount('/')9 a g# E7 q8 {
- os.VfsFat.mkfs(bdev)8 X9 q3 r1 O4 L0 `: {+ Q" A4 M" u( V: u
- os.mount(bdev, '/')
- m) v1 l& N8 F, b( u8 n7 F - ; u" M8 N4 B+ C
- # STM32
% W- b: K9 |; B5 ]2 ~5 y, w3 [1 T - import os, pyb
. v, Z: g) U/ u1 O6 P2 v8 a. h - os.umount('/flash')
, c3 f/ V7 C+ p% d( D6 b - os.VfsFat.mkfs(pyb.Flash(start=0))
. Z6 n3 R1 r2 t$ k; G0 d - os.mount(pyb.Flash(start=0), '/flash')
: R/ L$ T3 w) v" s4 K - os.chdir('/flash')
复制代码 ! c$ H I. T; Q0 K' i4 `. u% }! t7 R) U
) M# I) B# |6 V& d5 Z+ `# B5 L% K% n$ A. G1 `: `! W# P
1 k Y4 I, e$ o6 g% i# W5 T9 t; ]
LittlefsLittlefs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 347 和 littlefs issue 295.
( d& Z: G2 v* F( h6 F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: - # ESP8266 and ESP32* w- U7 `% M1 S0 _, a2 _2 o
- import os
- D8 D7 n: }( A - os.umount('/')
5 D# Y6 L8 e: q+ T5 c - os.VfsLfs2.mkfs(bdev)7 G1 l: ]! u8 z! N1 j9 {1 G5 ~
- os.mount(bdev, '/')
2 Z& ]$ Z- }3 Y9 B! F K l7 g5 l
5 o4 e4 _1 i# @7 x8 ]9 w- # STM32' g4 {3 W( H, w) d0 E
- import os, pyb
. p$ K6 s( ^. _' h# J( o5 V: N - os.umount('/flash')
" V! M" z3 o7 p/ O3 v4 `' G# t - os.VfsLfs2.mkfs(pyb.Flash(start=0)); m7 ], N" [$ H& R9 O! J& A1 k! u
- os.mount(pyb.Flash(start=0), '/flash')
* }/ y. K' ~2 v, `6 S' Z - os.chdir('/flash')
复制代码
- `5 h2 B$ o! U t- f
- N7 q! K# Y, }1 h9 r' G3 P. V( K: p7 w& F
# @, X/ q6 n) p) A, I& K; F' D+ b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: - import os, pyb& ^# ]2 K) X! e% F. V* J, [
- os.umount('/flash')# w& m4 I6 q* W, q) i
- p1 = pyb.Flash(start=0, len=256*1024)
7 S' T8 m/ k( j2 U' j) U5 B! J1 N - p2 = pyb.Flash(start=256*1024)/ v+ W) A& n4 q( f* T& ^
- os.VfsFat.mkfs(p1)
( K, @ }5 V) R5 s1 v! o3 F3 [ - os.VfsLfs2.mkfs(p2)
1 {/ s; g( X f9 ^8 s9 m - os.mount(p1, '/flash')
0 X& D3 z$ m- V7 k9 D, J" {7 w; A' N - os.mount(p2, '/data')
+ J8 w0 C5 W5 z0 K9 G8 S2 d - os.chdir('/flash')
复制代码 2 U- y+ c8 e1 f" w. K* l! x
0 b2 T) F' g' J, x! f
+ R) }! H4 o2 A7 O6 J6 c, \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: - import os, pyb
+ @) ^$ s0 v5 }: U/ h - p2 = pyb.Flash(start=256*1024)
# {: i( }! ~9 R. Z. P; O9 O - os.mount(p2, '/data')
复制代码 1 |# G8 L+ H( U; A7 m& x
( J5 C+ J( ^4 U# k7 }$ a) C- z3 M4 F7 O8 @+ N/ t# ?3 G
来 boot.py挂载数据分区。 1 K9 T+ z1 _6 J! G
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: - import esp32, os5 s0 k! u7 t# d/ i: `2 I
- p = esp32.Partition.find(esp32.Partition.TYPE_DATA, label='foo')2 r) v* k6 d9 ~4 V; h" x1 ?4 I
- os.mount(p, '/foo')
复制代码 1 V/ y7 ?5 h9 F% G
0 R: x3 T @% B
" c1 m+ I( r: ?, x W9 S
. o1 ^, o& |3 d! J5 l7 S5 N; w9 S1 x/ d
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