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( F$ ?; S/ y' f# y( R! C虚拟FS 块设备
7 F+ c2 O# R0 Z% m9 Y# g4 o- q内置块设备 ) ~+ G: U9 ~# s+ U- @: G1 i0 K: m8 [3 `
自定义块设备 ! F' W% G+ Z1 [; }; |+ x+ d6 F
文件系统
/ K% d7 C, ?: S. x) V5 B. {$ J4 o4 t# g" j# W- [
* d0 X$ l8 N: e* z
$ p2 K1 c1 q9 t( w4 I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 /。
4 H1 I/ A( |( { h6 I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)。
6 a1 y9 ~) ^4 RESP8266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。 ( G. x! [( ^1 T$ F8 R: H
ESP32esp32.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。
/ N- }& I, M+ u5 j
2 X. \7 w) P4 F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:. H9 d% @- w6 N) c2 W0 u, R
- def __init__(self, block_size, num_blocks):
* g: w. m5 v. m - self.block_size = block_size
7 ?- ^, p. N4 Z) A' k4 n - self.data = bytearray(block_size * num_blocks)7 e) c9 ~; J- l, t7 H
- $ O. U" `. ~2 R. u7 |" A/ ~
- def readblocks(self, block_num, buf):
* Y) |6 [% K6 w6 ]( l$ w3 A - for i in range(len(buf)):9 C/ v% |( b0 K3 G* L) m) E: V& |$ J
- buf[i] = self.data[block_num * self.block_size + i] q. U. D3 Y' @9 [: T+ J
% w+ ] f0 F' p9 s- def writeblocks(self, block_num, buf):: x2 s* @5 q2 L. z
- for i in range(len(buf)):
6 C1 {9 d% w9 L% a Q4 C - self.data[block_num * self.block_size + i] = buf[i]0 U6 u9 t* z( n
& F `# u! Q. c$ ^! _- def ioctl(self, op, arg):
. t) e7 N. x7 x' j( I' Z( q" j - if op == 4: # get number of blocks8 T* Z/ b% I9 c: A7 J3 R- t
- return len(self.data) // self.block_size! K% C1 n9 t% `8 I* m
- if op == 5: # get block size* z" `" W6 o3 I+ Y2 S B" T7 q
- return self.block_size
复制代码 0 R6 t# {4 p, W! T4 P
- K: f* _/ e U4 Q: C" u7 {( N( z) Z" Z" y' v" S" g& }9 z
它可以按如下方式使用: - import os( x, X" u9 Z& \6 a$ V
$ r' P1 ~% W6 i0 I- bdev = RAMBlockDev(512, 50). f3 @2 q; |) w, C
- os.VfsFat.mkfs(bdev)
; W# q' w" a. j8 k# s% O: y - os.mount(bdev, '/ramdisk')
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4 v+ Z4 q; x8 |+ h: |5 B+ G7 N) _; {3 x( a
+ {$ V4 D4 j$ E! S6 I5 B$ [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:* j# b6 y, _% z! n: j6 e
- def __init__(self, block_size, num_blocks): ^$ ^$ t" q Y# P
- self.block_size = block_size- g' Q$ i& e. x ?( v( c4 Y7 ~9 x
- self.data = bytearray(block_size * num_blocks)/ V: [& O7 w- n/ m' s% H T
. D# _" O4 A* d5 P i- def readblocks(self, block_num, buf, offset=0):$ q& \5 }, n. M1 R& \# a6 p' h( H1 I
- addr = block_num * self.block_size + offset4 x. B3 R3 n" X* g8 F- }
- for i in range(len(buf)):
9 F: R$ K j1 d5 ^8 U( S8 Z( g - buf[i] = self.data[addr + i]# y( |# ^$ Y# c4 Z0 R9 D
+ U$ @0 ^0 a6 s4 ?- def writeblocks(self, block_num, buf, offset=None):
& L$ y: q' p5 w% y | E% r, X - if offset is None:6 Y1 v& W0 |1 y J* b) ?2 q$ K
- # do erase, then write6 e. ~$ {. S/ w+ {) o% l
- for i in range(len(buf) // self.block_size):+ Q8 N. d9 u7 y" j- [ P8 T
- self.ioctl(6, block_num + i): y" z: [) F+ z8 }3 T3 W% P
- offset = 0
# c, s0 S* v( q$ y - addr = block_num * self.block_size + offset% X( e0 ?3 [: g$ Y4 a
- for i in range(len(buf)):
4 a# V) Q! f# r - self.data[addr + i] = buf[i]
& c u# N# S- G2 _# z; J" s - ; X7 |0 T# U1 }
- def ioctl(self, op, arg):
& Z. _. c) a, |; V# I! Z: e - if op == 4: # block count
- H9 a9 t& v. \% S4 I$ z - return len(self.data) // self.block_size8 p# k4 Z2 @4 N) R
- if op == 5: # block size' `( b v1 C7 |9 E
- return self.block_size4 Y% r% g4 |6 `% g' q
- if op == 6: # block erase
: e) U( d) V$ {; u) T3 {9 M. U - return 0
复制代码 X; r9 w+ |/ f5 k
0 ?2 \7 P- D7 z, J
B% O6 n' C2 H5 o: I由于它支持扩展接口,因此可以用于littlefs: - import os# Y) v6 I3 U/ o. r$ ^# o. q. G
- : M8 c, b. H$ e) D0 _! f
- bdev = RAMBlockDev(512, 50)
7 X* x+ Z' [+ k: [9 \ - os.VfsLfs2.mkfs(bdev) @) c6 Q3 T& S6 A! D# q
- os.mount(bdev, '/ramdisk')
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& s, k. v5 z! |/ @0 I! w) ^& W. p' B# V) V) v: n
, a- c. @0 q2 ?6 ^8 \8 p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:. f$ ?* V; l2 F' X7 Q
- f.write('Hello world')9 |4 M0 D+ [+ M- L9 m7 L- @2 F
- print(open('/ramdisk/hello.txt').read())
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6 S- j) s3 |# ?7 Y, ]3 g- M3 E' |1 X1 c/ _5 l9 S. N
7 C- I% a8 ^0 C. @
l4 Y% d3 i3 u- `
3 k* k9 a* R. d- L/ d: d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。 ( X; H+ n$ u; ^1 f: w3 |3 b
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
1 j' A: n( e* g: w2 u - import os
) t9 e0 y- T: B5 p' d# t - os.umount('/')
% u* n) _/ O) R# }/ w9 ? - os.VfsFat.mkfs(bdev)9 i! ?1 M( i2 O) u
- os.mount(bdev, '/')
' g. [1 a" ^' t+ t) X6 h - 9 r9 l7 ~$ I4 Q$ W
- # STM32
1 M9 f7 D# g0 o" T- ~* |4 l - import os, pyb4 B8 v5 H# q6 J
- os.umount('/flash')
/ R" b' B7 Q: ?, S+ _* x - os.VfsFat.mkfs(pyb.Flash(start=0))
5 W7 h( }" I2 Q8 b - os.mount(pyb.Flash(start=0), '/flash')
7 i+ w( A) H" p7 {3 t - os.chdir('/flash')
复制代码 ) w T4 |' N5 K7 _# X" E i( ~
; L) K$ d) @# l0 |) g! y6 j8 I4 P
/ t7 K; ` \( g8 u* N( J) C% v+ C% z! p3 Q l( T w. d8 D
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.
) E0 n/ H- C* D% u8 D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
_6 k4 d4 m; \3 d+ x5 x' g - import os
% j& `/ |& z3 j: p! r - os.umount('/')& a' S! h; J4 t$ {
- os.VfsLfs2.mkfs(bdev)0 k9 Q' L# J+ I3 L9 r/ B
- os.mount(bdev, '/')
& y( T g2 z( Q - ' E+ `8 X9 }! D5 u& M; G+ H
- # STM32
9 v$ Q: B0 }. e. S# ? - import os, pyb7 d- m, {1 B( B& y3 t
- os.umount('/flash')7 L9 ^" ~' x- `) ~" W ~
- os.VfsLfs2.mkfs(pyb.Flash(start=0))
+ Y6 t: `) l- S5 D5 O# J- T6 | g- ^ - os.mount(pyb.Flash(start=0), '/flash')
6 X1 K! C, S, I. ?; v - os.chdir('/flash')
复制代码 ' ]3 X0 l' @( K* d% E# j
# p! n5 ^& Z2 t' i; R) E" v* O; o- ]. K H5 A
, y0 ?. P9 E2 |2 R# L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
$ M4 [: m! |' M) q* ` - os.umount('/flash')
1 K8 c$ e" q* }/ ]9 q* h - p1 = pyb.Flash(start=0, len=256*1024)
4 C" u" i; F3 P - p2 = pyb.Flash(start=256*1024)
/ E, f. z2 Q/ Y - os.VfsFat.mkfs(p1)
3 Q; K; s! p. y' \ - os.VfsLfs2.mkfs(p2)
, ~# \( i( L+ f) S - os.mount(p1, '/flash')9 e) |% ^$ M N2 o+ n' g1 W f0 H
- os.mount(p2, '/data')1 u* E. v( K5 b- e, l7 B
- os.chdir('/flash')
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8 V4 \& A8 g9 r, C+ y3 j% B2 x. H0 w1 O) g' ?
; ?$ P; @' g$ L8 l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 ]# x/ f9 ]0 J4 n
- p2 = pyb.Flash(start=256*1024)6 Q; F0 n$ e v0 H, E/ @( l
- os.mount(p2, '/data')
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; m: K# U: [. W; M/ M! L4 l
. w& F; R8 P q. @+ L% j
7 Q( a4 o" d* c) [8 r来 boot.py挂载数据分区。
: u# Q4 m5 {( a% `& ]/ u: S1 R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, os, D8 v [+ T* `) `3 ~
- p = esp32.Partition.find(esp32.Partition.TYPE_DATA, label='foo')
: s I! Y$ }% A5 W/ c1 f% I - os.mount(p, '/foo')
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& S, g2 X, R1 ~ [5 ?- u7 V* O# N$ y0 m) U
1 ]9 N0 r3 i+ w: [" l/ C# \
8 C5 H' C5 v" m9 g5 L, ]1 x3 g
0 l/ _0 g2 u* Q+ ?' l9 a7 ?% C3 g
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