在項(xiàng)目應(yīng)用中,經(jīng)常會有對外交換數(shù)據(jù)的需求。USB接口讀寫U盤無疑是一種頗為方便的選擇。在這一篇中,我們就來討論如何在STM32上實(shí)現(xiàn)USB主機(jī)讀寫U盤文件的方法。
1、應(yīng)用概述
??在我們的產(chǎn)品上有這樣一個需求,希望通過大容量的U盤存取數(shù)據(jù)。我們來分析一下這個需求的具體內(nèi)容。
??首先在硬件上我們需要有相應(yīng)的USB端口,這一點(diǎn)在產(chǎn)品設(shè)計時就已經(jīng)考慮并實(shí)現(xiàn),所以硬件方面我們就不再過多的表述。
??其次我們需要為這個USB的硬件接口編寫驅(qū)動,就是實(shí)現(xiàn)USB端口的底層操作,如IO配置、終端處理等,這是移植的主要工作。
??再者我們需要移植面向大容量存儲的USB Host庫,這也是我們需要做的工作之一。其實(shí)USB主機(jī)庫本身并不需要我們做什么,但我們要清楚它需要我們提供些什么。
??最后我們還要實(shí)現(xiàn)一個應(yīng)用層操作,它將用于實(shí)現(xiàn)我們的讀寫數(shù)據(jù)的最終目標(biāo)。在開發(fā)過程中這其實(shí)是重點(diǎn)工作,但在這篇文章中他不是重點(diǎn)。我們主要是要實(shí)現(xiàn)USB主機(jī)庫面向大容量存儲設(shè)備的移植問題。
2、USB庫的移植
??在這個產(chǎn)品中使用的是STM32F407作為控制單元,所以我們使用STM32的USB主機(jī)庫來實(shí)現(xiàn)。接下來就看一看STM32的USB主機(jī)庫移植問題。我們使用STM32CubeMX來實(shí)現(xiàn)USB的相關(guān)配置。
??第一步,我們來配置USB的連接端口,我們連接中找到USB_OTG_FS,在右側(cè)的選項(xiàng)中選擇Host_Only,如下圖所示:
??然后在Middleware中找到USB_HOST,并在右側(cè)“Class for FS IP”中選擇“Mass Storage Host Class”配置為大容量存儲設(shè)備。如下圖所示:
??接著在Middleware中找到FATFS,并在右側(cè)選中“USB Disk”。下方的參數(shù)中,將CODE_PAGE設(shè)置為簡體中文。具體如下圖所示:
??最后需要在終端中將USB的全局中斷選中,并設(shè)定中斷級別,具體如下圖所示:
??中斷必須打開,中斷級別可以根據(jù)需要設(shè)置。中斷會監(jiān)測USB的狀態(tài),所以中斷不打開,USB庫無法工作。完成上述配置后就可以生成源碼了,然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步開發(fā)。
??對于STM32的USB主機(jī)庫的移植有兩個文件是必須要寫的,就是usbh_conf.c和usbh_conf.h文件。這兩個文件文件實(shí)現(xiàn)USB的基礎(chǔ)配置,以及庫需要調(diào)用的基礎(chǔ)函數(shù)。在我們使用STM32CubeMX來配置和建立項(xiàng)目時,usbh_conf.c和usbh_conf.h文件也一并生成好了,不需要我們再去單獨(dú)編寫這些平臺相關(guān)的函數(shù)。
3、應(yīng)用實(shí)現(xiàn)
??因?yàn)槭褂肧TM32CubeMX來配置和建立項(xiàng)目的緣故,使得USB主機(jī)庫的移植非常簡單,但我們還需要編寫應(yīng)用層的代碼。應(yīng)用層代碼主要實(shí)現(xiàn)兩個方面的內(nèi)容:一是編寫主機(jī)庫需要回調(diào)的獲取USB狀態(tài)的函數(shù);二是輪詢處理主機(jī)庫中的USBH_Process函數(shù)以及我們需要處理的工作。
??首先來看應(yīng)用處理回調(diào)函數(shù)。這個函數(shù)是主機(jī)庫所要求的,用于處理與用戶應(yīng)用相關(guān)的操作,這個函數(shù)的原型如下:
??void (*pUsrFunc)(USBH_HandleTypeDef *phost, uint8_t id)
??如果我們的操作比較簡單,我們可以在這個函數(shù)中直接完成,在測試時比驕傲方便,在復(fù)雜一點(diǎn)的應(yīng)用中不建議這么做。在這里我們實(shí)現(xiàn)這個函數(shù)如下:
/* USB應(yīng)用處理回調(diào)函數(shù) */
static void USBH_UserProcess (USBH_HandleTypeDef *phost, uint8_t id)
{
switch(id)
{
case HOST_USER_SELECT_CONFIGURATION:
? break;
?
case HOST_USER_DISCONNECTION:
? Appli_state = APPLICATION_DISCONNECT;
? break;
?
case HOST_USER_CLASS_ACTIVE:
? Appli_state = APPLICATION_READY;
? break;
?
case HOST_USER_CONNECTION:
? Appli_state = APPLICATION_START;
? break;
?
default:
? break;
}
}
??我們還需要輪詢USBH_Process函數(shù)并處理我們的應(yīng)用任務(wù),如讀寫文件操作等。我們在這一函數(shù)中,先調(diào)用USBH_Process函數(shù),然后根據(jù)當(dāng)前的狀態(tài)來決定應(yīng)處理的工作。在這里,我們希望在USB檢測到U盤準(zhǔn)備好后對齊進(jìn)行讀寫操作,所以我們實(shí)現(xiàn)如下:
/* USB通訊數(shù)據(jù)處理 */
void McUsbDataProcess(void)
{
/* USB 主機(jī)過程:應(yīng)在主循環(huán)中調(diào)用,運(yùn)行主機(jī)協(xié)議棧 */
USBH_Process(&hUsbHostFS);
switch(Appli_state)
{
case APPLICATION_START:
? {
? break;
? }
case APPLICATION_READY:
? {
? MSC_Application();
? Appli_state = APPLICATION_IDLE;
? break;
? }
case APPLICATION_DISCONNECT:
? {
? break;
? }
case APPLICATION_IDLE:
? {
? break;
? }
default:
? {
? break;
? }
}
}
??我們實(shí)現(xiàn)USB主機(jī)庫的移植,我們嘗試往U盤寫一個名為STM32.txt的文件,經(jīng)測試是成功的,具體如下圖:
??上圖中,我們創(chuàng)建了一個名為STM32.txt的文本文件,我們進(jìn)一步像文件中寫入一定的字符。我們寫入一句話,其結(jié)果如下:
??至此,我們可以確定我們的USB主機(jī)庫移植及大容量存儲設(shè)備的操作應(yīng)該是正確的。
4、小結(jié)
??在usbh_conf.c和usbh_conf.h文件的實(shí)現(xiàn)中已經(jīng)將硬件接口對象HCD_HandleTypeDef已經(jīng)連接到了USB主機(jī)對象USBH_HandleTypeDef上,所以在應(yīng)用層面就需要操作USBH_HandleTypeDef對象了。
??在移植測試過程中,我們發(fā)現(xiàn)了一個現(xiàn)象。如果在USB HOST庫完成軟硬件初始化之前就插入U盤,則系統(tǒng)不能完成初始化。等到初始化完成之后插入U盤則操作正常。
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