基于stm32的USB虚拟U盘+FATFS+W25Q64

news2024/12/25 8:59:46

基于stm32的USB虚拟U盘+FATFS+W25Q64

本文目标：基于stm32的USB虚拟U盘+FATFS+W25Q64

按照本文的描述，简单跑通USB的MSC类来进行简单交互。

先决条件：拥有C语言基础，装有编译和集成的开发环境，比如：Keil uVision5

使用外设：USB、USART1、GPIO、SPI1

HAL库版本：STM32F4xx HAL Driver version number 1.26.0

STMCubeMX版本：6.10.0

Keil uVision5版本：V5.38.0.0

实验目的

新手学习，在之前的有篇文章中实现了USB的CDC类，觉得usb的实验可做的实验还挺多的，然后在网络搜索了一下相关实验，发现一个博主写了一个类似的实验，上手性挺好的，于是基于他的博客知识自己进行复刻一下，本文主要结合自己的编程经验有了这篇文章，能够实现简单的USB模拟U盘的实验。在本次实验中，将使用STM32作为从设备使用USB的MSC类，在W25Q64存储ic上移植FATFS。

场景使用原理图

在我的这个应用场景中，原理图的内容如下：

在这里插入图片描述

基于以上的原理设计，使用usb接口进行模拟U盘实验。USB相对来说是一个比较复杂的东西，涉及的东西挺多，学得也不是很深入，只能简单的跑通实验。

配置USB_OTG_FS

打开STMCubeMX工具，找到交互通讯，配置一下USB_OTG_FS

在这里插入图片描述

配置USB类型

找到USB_DEVICE,配置一下MSC的类型。

在这里插入图片描述

配置spi

在这里插入图片描述

配置FAFTS

在这里插入图片描述

配置系统时钟

在这里插入图片描述

修改usbd_storage_if.c函数

配置好底层之后，生成代码，主要是去修改这个接口配置函数

在这里插入图片描述

在usbd_storage_if.c中，我修改了下面的部分内容

在这里插入图片描述

int8_t STORAGE_IsReady_FS(uint8_t lun)函数修改

在这里插入图片描述

读函数修改

在这里插入图片描述

写函数修改

在这里插入图片描述

修改SPI_diskio.c

在这里插入图片描述

将底层的一些函数替换成我现有的硬件的底层函数。

上层调用

int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_USB_DEVICE_Init();
  MX_SPI1_Init();
  MX_FATFS_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  	bsp_InitSPIBus();	/* 配置SPI总线 */		
	bsp_InitSFlash();	/* 初始化SPI 串行Flash */
//  W25QXX_Init();
//  W25QXX_Write((uint8_t*)TEXT_Buffer,ADDERSS_FLASH,SIZE);		
//  W25QXX_Read(datatemp,ADDERSS_FLASH,SIZE);	
    FatfsTest();

  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {

    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

void FatfsTest(void)
{
	mount_disk();		    //文件系统注册
    format_disk();		  //格式化文件系统
//	fileSystemInit();
	create_file();		    //建立文件并写入"hello666\n"  
	read_file();		      //读取文件放到ReadBuffer中
}

在上层的代码中，实现FatfsTest这个函数。参考代码如上。

上机现象

烧写运行程序后，接上 USB 线，在电脑上可以识别出 USB 的大容量存储设备，如下：

在这里插入图片描述

同时会模拟出一个U盘，

在这里插入图片描述

u盘里面有个TEST.TXT的文件，内容和代码中一致

在这里插入图片描述

后记

对于虚拟的U盘大小，我使用的是W25Q64FV这颗，有 128 个 Block，每个 Block 大小 64KB。每个 Block 有 16 个 Sector，每个 Sector 大小 4KB。每个 Sector 有 16 个 Page，每个 Page 大小是 256 字节。

所以在代码spi_diskio.c中定义：

static volatile DSTATUS Stat = STA_NOINIT;

#define PAGE_SIZE       256
#define SECTOR_SIZE     4096
#define SECTOR_COUNT	  128*16
#define BLOCK_SIZE	    65536
#define FLASH_PAGES_PER_SECTOR	SECTOR_SIZE/PAGE_SIZE

工程调试起来挺费劲的，还是需要多实践。但是格式化后并没有我想象的8M内存，fatfs文件系统内部占据了一些内存，后期有机会学习文件系统时在进行研究一下，还有看到有些人是使用内部的ram来完成实验的，后期找到好的相关资料在进行分享。

本文记录到此，算是自己工程的一次实践，本文完！！感谢阅读，感谢关注。