在項(xiàng)目應(yīng)用中，經(jīng)常會(huì)有對(duì)外交換數(shù)據(jù)的需求。USB接口讀寫(xiě)U盤(pán)無(wú)疑是一種頗為方便的選擇。在這一篇中，我們就來(lái)討論如何在STM32上實(shí)現(xiàn)USB主機(jī)讀寫(xiě)U盤(pán)文件的方法。

1、應(yīng)用概述

??在我們的產(chǎn)品上有這樣一個(gè)需求，希望通過(guò)大容量的U盤(pán)存取數(shù)據(jù)。我們來(lái)分析一下這個(gè)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(jì)時(shí)就已經(jīng)考慮并實(shí)現(xiàn)，所以硬件方面我們就不再過(guò)多的表述。

??其次我們需要為這個(gè)USB的硬件接口編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)，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(chǔ)的USB Host庫(kù)，這也是我們需要做的工作之一。其實(shí)USB主機(jī)庫(kù)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(gè)應(yīng)用層操作，它將用于實(shí)現(xiàn)我們的讀寫(xiě)數(shù)據(jù)的最終目標(biāo)。在開(kāi)發(fā)過(guò)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(kù)面向大容量存儲(chǔ)設(shè)備的移植問(wèn)題。

2、USB庫(kù)的移植

??在這個(gè)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(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。接下來(lái)就看一看STM32的USB主機(jī)庫(kù)移植問(wèn)題。我們使用STM32CubeMX來(lái)實(shí)現(xiàn)USB的相關(guān)配置。

??第一步，我們來(lái)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(chǔ)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(jiǎn)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(jí)別，具體如下圖所示：

??中斷必須打開(kāi)，中斷級(jí)別可以根據(jù)需要設(shè)置。中斷會(huì)監(jiān)測(cè)USB的狀態(tài)，所以中斷不打開(kāi)，USB庫(kù)無(wú)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(kāi)發(fā)。

??對(duì)于STM32的USB主機(jī)庫(kù)的移植有兩個(gè)文件是必須要寫(xiě)的，就是usbh_conf.c和usbh_conf.h文件。這兩個(gè)文件文件實(shí)現(xiàn)USB的基礎(chǔ)配置，以及庫(kù)需要調(diào)用的基礎(chǔ)函數(shù)。在我們使用STM32CubeMX來(lái)配置和建立項(xiàng)目時(shí)，usbh_conf.c和usbh_conf.h文件也一并生成好了，不需要我們?cè)偃为?dú)編寫(xiě)這些平臺(tái)相關(guān)的函數(shù)。

3、應(yīng)用實(shí)現(xiàn)

??因?yàn)槭褂肧TM32CubeMX來(lái)配置和建立項(xiàng)目的緣故，使得USB主機(jī)庫(kù)的移植非常簡(jiǎn)單，但我們還需要編寫(xiě)應(yīng)用層的代碼。應(yīng)用層代碼主要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方面的內(nèi)容：一是編寫(xiě)主機(jī)庫(kù)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(kù)中的USBH_Process函數(shù)以及我們需要處理的工作。

??首先來(lái)看應(yīng)用處理回調(diào)函數(shù)。這個(gè)函數(shù)是主機(jī)庫(kù)所要求的，用于處理與用戶應(yīng)用相關(guān)的操作，這個(gè)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(jiǎn)單，我們可以在這個(gè)函數(shù)中直接完成，在測(cè)試時(shí)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(gè)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(xiě)文件操作等。我們?cè)谶@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(lái)決定應(yīng)處理的工作。在這里，我們希望在USB檢測(cè)到U盤(pán)準(zhǔn)備好后對(duì)齊進(jìn)行讀寫(xiě)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(guò)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(kù)的移植，我們嘗試往U盤(pán)寫(xiě)一個(gè)名為STM32.txt的文件，經(jīng)測(cè)試是成功的，具體如下圖：

??上圖中，我們創(chuàng)建了一個(gè)名為STM32.txt的文本文件，我們進(jìn)一步像文件中寫(xiě)入一定的字符。我們寫(xiě)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(kù)移植及大容量存儲(chǔ)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(duì)象HCD_HandleTypeDef已經(jīng)連接到了USB主機(jī)對(duì)象USBH_HandleTypeDef上，所以在應(yīng)用層面就需要操作USBH_HandleTypeDef對(duì)象了。

??在移植測(cè)試過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)現(xiàn)象。如果在USB HOST庫(kù)完成軟硬件初始化之前就插入U(xiǎn)盤(pán)，則系統(tǒng)不能完成初始化。等到初始化完成之后插入U(xiǎn)盤(pán)則操作正常。