使用文件系统 ¶

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。

在某些移植版本（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移植版本上的文件系统的方法。

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

VFS ¶

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，从根 / 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 ，并且可以选择将 SDCard 安装在 /sd 。在 ESP8266/ESP32 上，主文件系统挂载在 / 。在 OpenMV Cam 上，内部闪存安装在 / 。除非安装了SDCard，SDCard将安装在 /。

块设备 ¶

块设备是实现 :class:`os.AbstractBlockDev ` 协议的类的实例。

内置的块设备 ¶

移植版本提供了内置的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。移植版本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 / OpenMV Cam ¶

pyb.Flash 类提供对内部闪存的访问。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。应始终指定 start kwarg，即 pyb.Flash(start=0)。

注意：为了向后兼容，当构造没有参数（即 pyb.Flash() ）时，它只实现简单的块接口并反映呈现给 USB MSC 的虚拟设备（即它在开始包括一个虚拟分区表）。

ESP8266 ¶

内部闪存作为块设备对象公开，该对象在启动时在 flashbdev 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 访问它。这实现了扩展接口。

ESP32 ¶

esp32.Partition 类为板定义的分区实现了块设备。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。

自定义的块设备 ¶

下面的类实现了一个简单的块设备，它使用 bytearray 将其数据存储在 RAM 中:

class RAMBlockDev:
    def __init__(self, block_size, num_blocks):
        self.block_size = block_size
        self.data = bytearray(block_size * num_blocks)

    def readblocks(self, block_num, buf):
        for i in range(len(buf)):
            buf[i] = self.data[block_num * self.block_size + i]

    def writeblocks(self, block_num, buf):
        for i in range(len(buf)):
            self.data[block_num * self.block_size + i] = buf[i]

    def ioctl(self, op, arg):
        if op == 4: # get number of blocks
            return len(self.data) // self.block_size
        if op == 5: # get block size
            return self.block_size

它的使用方法如下:

import os

bdev = RAMBlockDev(512, 50)
os.VfsFat.mkfs(bdev)
os.mount(bdev, '/ramdisk')

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

class RAMBlockDev:
    def __init__(self, block_size, num_blocks):
        self.block_size = block_size
        self.data = bytearray(block_size * num_blocks)

    def readblocks(self, block_num, buf, offset=0):
        addr = block_num * self.block_size + offset
        for i in range(len(buf)):
            buf[i] = self.data[addr + i]

    def writeblocks(self, block_num, buf, offset=None):
        if offset is None:
            # do erase, then write
            for i in range(len(buf) // self.block_size):
                self.ioctl(6, block_num + i)
            offset = 0
        addr = block_num * self.block_size + offset
        for i in range(len(buf)):
            self.data[addr + i] = buf[i]

    def ioctl(self, op, arg):
        if op == 4: # block count
            return len(self.data) // self.block_size
        if op == 5: # block size
            return self.block_size
        if op == 6: # block erase
            return 0

由于它支持扩展接口，因此可以使用 littlefs:

import os

bdev = RAMBlockDev(512, 50)
os.VfsLfs2.mkfs(bdev)
os.mount(bdev, '/ramdisk')

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.write('Hello world')
print(open('/ramdisk/hello.txt').read())

文件系统 ¶

MicroPython 移植版本可以提供 FAT、 littlefs v1 和 littlefs v2 的实现。

下表显示了固件中默认包含给定移植版本/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。

板	FAT	littlefs v1	littlefs v2
pyboard 1.0, 1.1, D	Yes	No	Yes
其他的STM32	Yes	No	No
ESP8266 (1M)	No	No	Yes
ESP8266 (2M+)	Yes	No	Yes
ESP32	Yes	No	Yes

FAT ¶

FAT 文件系统的主要优点是它可以通过 USB MSC 在支持的板（例如 STM32）上进行访问，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。

使用FAT来格式化整个flash:

# ESP8266 and ESP32
import os
os.umount('/')
os.VfsFat.mkfs(bdev)
os.mount(bdev, '/')

# STM32
import os, pyb
os.umount('/flash')
os.VfsFat.mkfs(pyb.Flash(start=0))
os.mount(pyb.Flash(start=0), '/flash')
os.chdir('/flash')

Littlefs ¶

Littlefs 是为基于闪存的设备设计的文件系统，并且更能抵抗文件系统损坏。

备注

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。

使用 littlefs v2来格式化整个闪存区:

# ESP8266 and ESP32
import os
os.umount('/')
os.VfsLfs2.mkfs(bdev)
os.mount(bdev, '/')

# STM32
import os, pyb
os.umount('/flash')
os.VfsLfs2.mkfs(pyb.Flash(start=0))
os.mount(pyb.Flash(start=0), '/flash')
os.chdir('/flash')

使用 littlefs FUSE驱动程序，仍然可以通过USB MSC在PC上访问littlefs文件系统。请注意，您必须指定 ——block_size 和 ——block_count 选项来覆盖默认值。例如(在构建了little left -fuse可执行文件之后):

$ ./lfs --block_size=4096 --block_count=512 -o allow_other /dev/sdb1 mnt

这将允许在 mnt 目录下访问主板的littlefs文件系统。要获取 block_size 和 block_count 的正确值，请使用:

import pyb
f = pyb.Flash(start=0)
f.ioctl(1, 1)  # initialise flash in littlefs raw-block mode
block_count = f.ioctl(4, 0)
block_size = f.ioctl(5, 0)

Hybrid (STM32)¶

通过使用 start 和 len kwargs 给 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
os.umount('/flash')
p1 = pyb.Flash(start=0, len=256*1024)
p2 = pyb.Flash(start=256*1024)
os.VfsFat.mkfs(p1)
os.VfsLfs2.mkfs(p2)
os.mount(p1, '/flash')
os.mount(p2, '/data')
os.chdir('/flash')

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。

偏移量 0 处的分区将自动挂载（并自动检测文件系统类型），但您可以添加:

import os, pyb
p2 = pyb.Flash(start=256*1024)
os.mount(p2, '/data')

boot.py 来挂载数据分区。

Hybrid (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。

在启动时，名为“vfs”的分区将默认挂载在 / ，但任何其他分区都可以使用:

import esp32, os
p = esp32.Partition.find(esp32.Partition.TYPE_DATA, label='foo')
os.mount(p, '/foo')