【单片机笔记】基于STM32F103C8的 USB 外部flash虚拟U盘 |
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【单片机笔记】基于STM32F103C8的 USB 外部flash虚拟U盘
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学习stm32已经很长时间了，但是一直没有过多的学习stm32的USB部分，因为实际工作还是用的比较少。说起USB那就有的说了，因为USB的功能很强大，这里主要重点记录一下STM32的USB部分，这个官方给的有专门USB库，笔者目前使用的是Cotex-M3内核的STM32F103系列，实验的芯片为STM32F103C8，这个是目前市场上性价比非常高的芯片，也是用的非常多的芯片。 USB基础知识 USB按接口类型分控制器/主机（controller/host） 设备（peripheral） OTG（on-the-go），通过id线确定作为主机还是作为设备 按照USB速度分 低速（low speed） 全速（full speed） 高速（high speed） USB接口一般是4根线，VCC GND DM(D-) DP(D+) 低速设备：在DM线上接入上拉 全速设备：在DP线上接入上拉 高速设备：在DP线上接入上拉，在主机对设备进行复位后进一步的确认 关于描述符 设备描述符（device description） 配置描述符（config description） 接口描述符 （interface description） 端点描述符 （endpoint description）
设备的“身份”信息存储在描述符中。每个USB设备中都有如下描述符。需要注意的是一个USB设备只能有一个设备描述符，一个设备描述符可以有多个配置描述符，一个配置描述符可以有多个接口描述符，一个接口描述符可以包含多个端点。 关于传输 在USB的通讯中，有传输（transfer），事务（Transaction），包（packet）三级。包是最基础的传输单元，与TCP/IP协议中的MAC层协议作用相同。在一次传输中，由多次事务组成，每次的事务又由多个包组成与众多协议相同，较高级别的协议的报文是基于/内嵌在低级协议的报文当中的，在USB中也不例外，例如，包中预留了DATA位，其目的就是填写报文STM32F103芯片自带了有USB模块，可以用来做从设备，不能用作主机HOST。这里使用USB的目的是讲USB作为一个大容量，这个可以基于官方USB Mass_Storage例程来移植。这里就不过多的介绍里面复杂的通信原理了，要彻彻底底搞明白并灵活运用取来还是有很大难度的，因为内容太多了。这里仅仅介绍下移植过程和描述符相关的重点内容。 准备工作 第一步确保自己的KEIL开发环境已经完善。 第二步下载好了两份ST官方的库文件（我是基于标准库开发的），一个是标准外设库文件，一个是USB库文件。如下图：
没有的可以自行下载 标准外设库：https://www.stmcu.org.cn/document/detail/index/id-213160 USB外设库：https://www.stmcu.org.cn/document/detail/index/id-200293 第三步建立一个带有存储介质驱动的STM32基础工程，存储介质常见有SD卡、外部FLASH芯片、内部的FLASH空间。的我是基于一个外部flash的工程去实现的，芯片具体型号是W25Q64，64Mbit的空间，换成字节就是8MByte。驱动部分如下： C文件 #include "fy_w25qxx.h" u16 W25QXX_TYPE=0;//W25Q64 //4Kbytes为一个Sector,16个扇区为1个Block,容量为16M字节,共有128个Block,4096个Sector //初始化SPI FLASH的IO口 void W25QXX_Configuration(void) { SPI2_SetSpeed(SPI_BaudRatePrescaler_2);//设置为18M时钟,高速模式 W25QXX_TYPE=W25QXX_ReadID();//读取FLASH ID. } //读取W25QXX的状态寄存器 //BIT7 6 5 4 3 2 1 0 //SPR RV TB BP2 BP1 BP0 WEL BUSY //SPR:默认0,状态寄存器保护位,配合WP使用 //TB,BP2,BP1,BP0:FLASH区域写保护设置 //WEL:写使能锁定 //BUSY:忙标记位(1,忙;0,空闲) //默认:0x00 u8 W25QXX_ReadSR(void) { u8 byte=0; W25QXX_CS_L(); //使能器件 SPI2_ReadWriteByte(W25X_ReadStatusReg); //发送读取状态寄存器命令 byte=SPI2_ReadWriteByte(0Xff); //读取一个字节 W25QXX_CS_H(); //取消片选 return byte; } //写W25QXX状态寄存器 //只有SPR,TB,BP2,BP1,BP0(bit 7,5,4,3,2)可以写!!! void W25QXX_Write_SR(u8 sr) { W25QXX_CS_L(); //使能器件 SPI2_ReadWriteByte(W25X_WriteStatusReg);//发送写取状态寄存器命令 SPI2_ReadWriteByte(sr); //写入一个字节 W25QXX_CS_H(); //取消片选 } //W25QXX写使能 //将WEL置位 void W25QXX_Write_Enable(void) { W25QXX_CS_L(); //使能器件 SPI2_ReadWriteByte(W25X_WriteEnable); //发送写使能 W25QXX_CS_H(); //取消片选 } //W25QXX写禁止 //将WEL清零 void W25QXX_Write_Disable(void) { W25QXX_CS_L(); //使能器件 SPI2_ReadWriteByte(W25X_WriteDisable); //发送写禁止指令 W25QXX_CS_H(); //取消片选 } //读取芯片ID u16 W25QXX_ReadID(void) { u16 Temp = 0; W25QXX_CS_L(); SPI2_ReadWriteByte(0x90);//发送读取ID命令 SPI2_ReadWriteByte(0x00); SPI2_ReadWriteByte(0x00); SPI2_ReadWriteByte(0x00); Temp|=SPI2_ReadWriteByte(0xFF)16)); //发送24bit地址 SPI2_ReadWriteByte((u8)((ReadAddr)>>8)); SPI2_ReadWriteByte((u8)ReadAddr); for(i=0;i>16)); //发送24bit地址 SPI2_ReadWriteByte((u8)((WriteAddr)>>8)); SPI2_ReadWriteByte((u8)WriteAddr); for(i=0;i256)pageremain=256; //一次可以写入256个字节 else pageremain=NumByteToWrite; //不够256个字节了 } }; } //写SPI FLASH //在指定地址开始写入指定长度的数据 //该函数带擦除操作! //pBuffer:数据存储区 //WriteAddr:开始写入的地址(24bit) //NumByteToWrite:要写入的字节数(最大65535) u8 W25QXX_BUFFER[4096]; void W25QXX_Write(u8* pBuffer,u32 WriteAddr,u16 NumByteToWrite) { u32 secpos; u16 secoff; u16 secremain; u16 i; u8 *W25QXX_BUF; W25QXX_BUF=W25QXX_BUFFER; // // W25QXX_BUF = (u8 *)_mem.Alloc(4096);//申请一个扇区大小的内存 // if(W25QXX_BUF==NULL) return; secpos=WriteAddr/4096;//扇区地址 secoff=WriteAddr%4096;//在扇区内的偏移 secremain=4096-secoff;//扇区剩余空间大小 //printf("ad:%X,nb:%X\r\n",WriteAddr,NumByteToWrite);//测试用 if(NumByteToWrite>8)); SPI2_ReadWriteByte((u8)Dst_Addr); W25QXX_CS_H(); //取消片选 W25QXX_Wait_Busy(); //等待擦除完成 } //等待空闲 void W25QXX_Wait_Busy(void) { while((W25QXX_ReadSR()&0x01)==0x01); // 等待BUSY位清空 } //进入掉电模式 void W25QXX_PowerDown(void) { W25QXX_CS_L(); //使能器件 SPI2_ReadWriteByte(W25X_PowerDown); //发送掉电命令 W25QXX_CS_H(); //取消片选 Delay_us(3); //等待TPD } //唤醒 void W25QXX_WAKEUP(void) { W25QXX_CS_L(); //使能器件 SPI2_ReadWriteByte(W25X_ReleasePowerDown); // send W25X_PowerDown command 0xAB W25QXX_CS_H(); //取消片选 Delay_us(3); //等待TRES1 }H文件 #ifndef __FY_W25QXX_H #define __FY_W25QXX_H #include "fy_includes.h" //W25QXX对应唯一识别ID #define W25Q80 0XEF13 #define W25Q16 0XEF14 #define W25Q32 0XEF15 #define W25Q64 0XEF16 #define W25Q128 0XEF17 //指令表 #define W25X_WriteEnable 0x06 #define W25X_WriteDisable 0x04 #define W25X_ReadStatusReg 0x05 #define W25X_WriteStatusReg 0x01 #define W25X_ReadData 0x03 #define W25X_FastReadData 0x0B #define W25X_FastReadDual 0x3B #define W25X_PageProgram 0x02 #define W25X_BlockErase 0xD8 #define W25X_SectorErase 0x20 #define W25X_ChipErase 0xC7 #define W25X_PowerDown 0xB9 #define W25X_ReleasePowerDown 0xAB #define W25X_DeviceID 0xAB #define W25X_ManufactDeviceID 0x90 #define W25X_JedecDeviceID 0x9F void W25QXX_Configuration(void); u16 W25QXX_ReadID(void); //读取FLASH ID u8 W25QXX_ReadSR(void); //读取状态寄存器 void W25QXX_Write_SR(u8 sr); //写状态寄存器 void W25QXX_Write_Enable(void); //写使能 void W25QXX_Write_Disable(void); //写保护 void W25QXX_Write_NoCheck(u8* pBuffer,u32 WriteAddr,u16 NumByteToWrite); void W25QXX_Read(u8* pBuffer,u32 ReadAddr,u16 NumByteToRead); //读取flash void W25QXX_Write(u8* pBuffer,u32 WriteAddr,u16 NumByteToWrite);//写入flash void W25QXX_Erase_Chip(void); //整片擦除 void W25QXX_Erase_Sector(u32 Dst_Addr); //扇区擦除 void W25QXX_Wait_Busy(void); //等待空闲 void W25QXX_PowerDown(void); //进入掉电模式 void W25QXX_WAKEUP(void); //唤醒 extern u16 W25QXX_TYPE; //定义W25QXX芯片型号 #endif基础工程如下：
拷贝USB底层库到工程根目录，新建一个目录命名成USB，拷贝Mass_Storage例程下的src和inc目录下的所以文件到USB。
拷贝过来是有37个文件，这个时候需要删除一些不必要的文件，因为官方的例程里面有nand，这里的话先删除以下文件
4.打开工程把分组和文件及包含路径添加进去，这里就不细说了，结果如下
打开usb下面的main和it 把重要的代码先拷贝出来
把main和stm32_it里面的内容拷贝到自己的main里面进行下封装去掉不要的保留剩下的，然后就删除it和main三个文件。
然后编译下，这个时候会出现一堆报错，需要慢慢一步步搞定，编译前注意路径包含，
这个定义的是官方的开发板 我们直接修改成自己的公共文件就可以，并且注释掉开发板定义
公共文件如下，并且添加usb部分的头文件
继续编译，定位第一个错误，这部分主要修改hw_config文件
删除Set_System函数
注释LED相关的内容
接下来主要修改mass_mal部分，我这里是只有一个flash，所以我修改成如下：
头文件
下面修改memory文件，主要修改变量定义，C文件和H文件分别如下
接下来是usb_scsi部分的变量定义
这时候再次编译就发现没有错误了，但是这个地方USB中断部分还需要配置下，官方用的宏定义方式去实现不同的代码，这里一开始就去掉了宏，所以最终修改如下： /******************************************************************************* * Function Name : USB_Interrupts_Config * Description : Configures the USB interrupts * Input : None. * Return : None. *******************************************************************************/ void USB_Interrupts_Config(void) { NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure; /* Configure the EXTI line 18 connected internally to the USB IP */ EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line18); // 开启线18上的中断 EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line18; // USB resume from suspend mode EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising; //line 18上事件上升降沿触发 EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE; EXTI_Init(&EXTI_InitStructure); /* Enable the USB interrupt */ NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USB_LP_CAN1_RX0_IRQn; //组2，优先级次之 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); /* Enable the USB Wake-up interrupt */ NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USBWakeUp_IRQn; //组2，优先级最高 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); }
再注释掉USB_Cable_Config的内容（DP上有1.5K上拉电阻）并修改中断函数 //USB唤醒中断服务函数 void USBWakeUp_IRQHandler(void) { EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line18);//清除USB唤醒中断挂起位 }修改pwr的Suspend内容： void Suspend(void) { uint32_t i =0; uint16_t wCNTR; __IO uint32_t savePWR_CR=0; /* suspend preparation */ /* ... */ /*Store CNTR value */ wCNTR = _GetCNTR(); /* This a sequence to apply a force RESET to handle a robustness case */ /*Store endpoints registers status */ for (i=0;i |
定位到第一个错误进去
删除Led_Config函数
删除USB_Disconnect_Config
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