3、文件与目录操作自动化：使用os和shutil模块批量处理固件、日志、配置文件

做嵌入式开发，说白了就是跟文件打交道。固件要烧录、日志要分析、配置文件要修改。这些活儿，一天重复几十次，手都酸了。

我刚开始做嵌入式那会儿，每天手动复制固件、重命名日志文件、修改配置参数。有一次，我连续改了20个配置文件，结果漏了一个，导致整批设备烧录失败。嗯，从那以后，我就下定决心——能用脚本干的，绝不动手。

3.1 os模块：文件操作的瑞士军刀

os模块是Python自带的，不需要额外安装。它提供了操作文件和目录的基本方法。我个人习惯，写脚本前先导入它：

import os

3.1.1 路径拼接与检查

嵌入式项目里，路径经常变。今天在Windows上开发，明天可能就切到Linux服务器。直接写死路径？那是在给自己挖坑。

我建议用os.path.join()来拼接路径。它会自动处理不同系统的分隔符：

# 不推荐
path = "C:/firmware/v1.2/bin/"

# 推荐
base_dir = "/home/project/firmware"
version = "v1.2"
bin_path = os.path.join(base_dir, version, "bin")
print(bin_path)  # 输出: /home/project/firmware/v1.2/bin

检查文件是否存在，用os.path.exists()。我在项目中遇到过，固件编译失败但脚本没检查，结果烧录了旧版本。从那以后，我每次操作前都会加一句检查：

firmware_file = os.path.join(bin_path, "app.bin")
if not os.path.exists(firmware_file):
    print(f"错误：固件文件 {firmware_file} 不存在！")
    exit(1)

3.1.2 遍历目录与文件过滤

批量处理固件时，经常需要遍历某个目录下的所有文件。比如，我要找出所有.bin结尾的固件文件：

firmware_dir = "./output"
for root, dirs, files in os.walk(firmware_dir):
    for file in files:
        if file.endswith(".bin"):
            full_path = os.path.join(root, file)
            print(f"找到固件：{full_path}")

os.walk()会递归遍历所有子目录。你想想看，如果手动找，几十个文件夹翻下来，眼睛都花了。用脚本，一秒搞定。

3.1.3 重命名与移动文件

日志文件命名，我习惯加上时间戳。这样方便排查问题：

import time

log_file = "device.log"
timestamp = time.strftime("%Y%m%d_%H%M%S")
new_name = f"device_{timestamp}.log"
os.rename(log_file, new_name)
print(f"日志已重命名为：{new_name}")

移动文件到归档目录，用os.replace()：

archive_dir = "./archive"
if not os.path.exists(archive_dir):
    os.makedirs(archive_dir)

os.replace(new_name, os.path.join(archive_dir, new_name))

3.2 shutil模块：高级文件操作利器

shutil模块是os的补充。它提供了复制、移动、删除目录等高级功能。说白了，os管的是「单个文件」，shutil管的是「一堆文件」。

3.2.1 复制文件与目录

备份固件是常规操作。我每次烧录前，都会自动备份当前版本：

import shutil

src = "./firmware/app.bin"
backup_dir = "./backup"
os.makedirs(backup_dir, exist_ok=True)

# 复制单个文件
shutil.copy2(src, backup_dir)  # copy2 保留文件元数据

# 复制整个目录
shutil.copytree("./config", "./config_backup", dirs_exist_ok=True)

我曾经因为没备份，误删了配置文件，结果花了半天重新配置。现在我的脚本里，备份是第一步。

3.2.2 删除目录

清理临时文件时，os.remove()只能删文件，删目录要用shutil.rmtree()：

temp_dir = "./temp_build"
if os.path.exists(temp_dir):
    shutil.rmtree(temp_dir)
    print(f"临时目录 {temp_dir} 已删除")

3.2.3 移动与归档

项目交付时，需要把固件、日志、配置文件打包。用shutil.make_archive()一步到位：

# 打包整个输出目录
archive_name = shutil.make_archive(
    base_name="./release_v1.2",
    format="zip",
    root_dir="./output"
)
print(f"归档文件已生成：{archive_name}")

支持的格式有zip、tar、gztar等。我一般用zip，兼容性最好。

3.3 实战：批量处理固件与日志

光说不练假把式。下面是我实际项目中用过的脚本，处理固件发布流程：

import os
import shutil
import time

def process_firmware_release(version):
    """处理固件发布：备份、重命名、归档"""
    
    # 1. 定义路径
    base_dir = "./firmware"
    release_dir = os.path.join(base_dir, version)
    backup_dir = os.path.join(base_dir, "backup", version)
    archive_dir = "./archive"
    
    # 2. 检查源目录
    if not os.path.isdir(release_dir):
        print(f"错误：版本目录 {release_dir} 不存在")
        return False
    
    # 3. 创建备份
    print(f"正在备份到 {backup_dir}...")
    shutil.copytree(release_dir, backup_dir, dirs_exist_ok=True)
    
    # 4. 重命名固件文件，加上时间戳
    timestamp = time.strftime("%Y%m%d")
    for file in os.listdir(release_dir):
        if file.endswith(".bin"):
            old_path = os.path.join(release_dir, file)
            new_name = f"{version}_{timestamp}_{file}"
            new_path = os.path.join(release_dir, new_name)
            os.rename(old_path, new_path)
            print(f"  重命名：{file} -> {new_name}")
    
    # 5. 打包归档
    os.makedirs(archive_dir, exist_ok=True)
    archive_name = os.path.join(archive_dir, f"firmware_{version}_{timestamp}")
    shutil.make_archive(archive_name, "zip", release_dir)
    print(f"归档完成：{archive_name}.zip")
    
    return True

# 使用示例
if __name__ == "__main__":
    process_firmware_release("v2.1.0")

3.4 避坑指南

做文件操作，坑不少。我踩过的，列出来给你参考：

• 路径编码问题： 中文路径在Windows上可能报错。我建议统一用英文命名，或者在脚本开头加 # -*- coding: utf-8 -*-。
• 权限不足： 删除或移动文件时，可能遇到权限错误。用 try...except 捕获 PermissionError，并给出友好提示。
• 文件被占用： 日志文件可能被其他进程打开。操作前先检查文件是否可写，用 os.access() 判断。
• 硬编码路径： 别把路径写死在代码里。用 os.getcwd() 获取当前目录，或者用配置文件管理路径。

我曾经在服务器上跑脚本，忘了检查磁盘空间，结果归档时磁盘满了，整个构建流程崩溃。现在我的脚本里都会加一句磁盘检查：

import shutil

# 检查磁盘剩余空间（单位：字节）
total, used, free = shutil.disk_usage("/")
print(f"磁盘剩余空间：{free // (1024**3)} GB")
if free < 500 * 1024 * 1024:  # 小于500MB就报警
    print("警告：磁盘空间不足，建议清理！")

3.5 总结

os和shutil这两个模块，是嵌入式文件操作自动化的基石。说白了，你只要掌握：

• os.path 处理路径
• os.walk 遍历目录
• shutil.copy2 复制文件
• shutil.rmtree 删除目录
• shutil.make_archive 打包归档

这五个功能，就能覆盖90%的日常需求。剩下的10%，遇到问题再查文档，完全来得及。

下一章，我会讲如何用subprocess模块自动化编译和烧录流程。到时候，你连IDE都不用打开了，一个脚本全搞定。