STM32CubeMX教程30 USB_DEVICE - MSC外设_读卡器

Device Descriptor 选项卡下的参数则较为固定，不同外设之间往往只会改变Device Descriptor FS下的参数，该选项卡下的所有参数主要用于描述该USB外设，正因为其参数则较为固定，因此这里笔者直接列出了各个参数的含义，在之后的其他外设实验中便不再重复说明，具体含义如下图所示

User Constants 选项卡主要用于设定一些用户需要的常量参数，增加之后会以宏定义的形式出现在main.h文件中

在完成该实验之后读者也可以验证下设备描述符中内容和Windwos中读取到的USB设备描述符是否一致

右键单击弹出的U盘驱动器，单击属性，双击硬件选项卡中的STM Product USB Device，在弹出的页面中单击详细信息，最后在属性里面找到父系，可以在下面找到设备描述中的VID和PID，将其转换为十进制之后发现和我们设定值一致，具体如下图所示

3.1、CubeMX相关配置

3.1.0、工程基本配置

打开STM32CubeMX软件，单击ACCESS TO MCU SELECTOR选择开发板MCU（选择你使用开发板的主控MCU型号），选中MCU型号后单击页面右上角Start Project开始工程，具体如下图所示

开始工程之后在配置主页面System Core/RCC中配置HSE/LSE晶振，在System Core/SYS中配置Debug模式，具体如下图所示

详细工程建立内容读者可以阅读“STM32CubeMX教程1 工程建立”

3.1.1、时钟树配置

将时钟树中48MHz时钟配置为48MHz，也即将Main PLL（主锁相环）的Q参数调节为7，其他HCLK、PCLK1和PCLK2时钟仍然设置为STM32F407能达到的最高时钟频率，具体如下图所示

3.1.2、外设参数配置

本实验需要需要初始化USART1作为输出信息渠道，具体配置步骤请阅读“STM32CubeMX教程9 USART/UART 异步通信”

另外由于需要通过SDIO读写SD卡，USB_OTG_FS工作在从机模式下，因此还需要配置SDIO和USB_OTG_FS

单击Pinout ＆ Configuration页面左边功能分类栏目中Connectivity/SDIO，将其模式配置为4位宽总线SD卡，在下方参数配置Configuration/Parameter Settings中将参数 SDIOCLK clock divide factor 配置为4即可，具体参数含义请读者阅读STM32CubeMX教程27 SDIO - 读写SD卡实验内容，具体配置如下图所示

单击Pinout ＆ Configuration页面左边功能分类栏目中Connectivity/USB_OTG_FS，将其模式配置为仅从机（Device_Only），其他所有参数保持默认即可，具体配置如下图所示

单击Pinout ＆ Configuration页面左边功能分类栏目中Middleware and Software Packs/USB DEVICE，将其模式配置为Mass Storage Class（大容量存储类），其他所有参数保持默认即可，具体配置如下图所示

USBD_MAX_NUM_INTERFACES （支持的最大接口数）：可选1 ~ 255，不应超过可用内存的总大小

USBD_MAX_NUM_CONFIGURATION （支持的最大配置数）：可选1 ~ 255，不应超过可用内存的总大小

USBD_MAX_STR_DESC_SIZ （字符串描述符的最大大小）：可选1 bytes ~ 64 Kbytes，用于设定Device Descriptor页面中对该USB设备的一些描述字符串最大长度

USBD_SELF_POWERED （启用自供电）：可选Enable、Disable，此处选择Enable表示USB设备有自己的电源供应，不需要从USB总线上获取电力

USBD_DEBUG_LEVEL （USBD调试级别）：可选0、1、2、3，具体调试级别如下所示

0 : No debug message is shown
1 : only User message are shown
2 : User + Error messages are shown
3 : All message and interal debug message are shown

MSC_MEDIA_PACKET （媒体I/O缓冲区大小）：可选1 bytes ~ 32 Kbytes，在USB大容量存储设备中，数据传输通常是以数据包为单位进行的，该宏定义了每个数据包的大小

3.1.3、外设中断配置

当在Middleware and SoftwarePacks中配置了USB_DEVICE的模式不为Disable时，便会自动开启USB_OTG的全局中断，且不可关闭，用户配置合适的中断优先级即可，具体配置如下图所示

3.2、生成代码

3.2.0、配置Project Manager页面

单击进入Project Manager页面，在左边Project分栏中修改工程名称、工程目录和工具链，然后在Code Generator中勾选“Gnerate peripheral initialization as a pair of 'c/h' files per peripheral”，最后单击页面右上角GENERATE CODE生成工程，具体如下图所示

详细Project Manager配置内容读者可以阅读“STM32CubeMX教程1 工程建立”实验3.4.3小节

3.2.1、设初始化调用流程

打开生成的工程，观察目录结构，由于启用了USB_DEVICE，因此在工程目录种增加了USB设备库文件目录USB_Device_Library，在USB_DEVICE/Target目录下增加了usbd_conf.c参数配置文件，在USB_DEVICE/App目录下增加了usb_device.c初始化文件、usbd_desc.c描述文件和usbd_storage_if.c外设接口文件

其中USB_Device_Library目录下所有文件、usbd_conf.c、usbd_desc.c和usb_device.c几个文件均不需要在生成的工程代码中做任何修改，用户唯一需要修改的是在usbd_storage_if.c外设接口文件中实现的大容量存储设备的接口函数，如下图所示为USB_DEVICE工作在Mass Storage Class下生成工程文件目录

究竟是在哪里将需要我们在usbd_storage_if.c外设接口文件中重新实现的接口函数与USBD实例化对象联系起来的呢？

在 usb_device.c 文件中只有MX_USB_DEVICE_Init()一个函数，该函数体内执行了四个函数对USB_DEVICE进行了初始化和启动操作

其中通过调用USBD_MSC_RegisterStorage(&hUsbDeviceFS, &USBD_Storage_Interface_fops_FS)函数，将一个USBD_StorageTypeDef类型的结构体与USBD实例化对象联系了起来，该USBD_StorageTypeDef类型的结构体中包含的正是usbd_storage_if.c外设接口文件中的所有接口函数指针

3.2.2、外设中断调用流程

未使用外设任何中断

3.2.3、添加其他必要代码

STM32CubeMX工程生成工程代码后，读者应注意手动修改MX_SDIO_SD_Init()函数中SD卡数据总线宽度从默认的4位手动修改为1位，否则SD卡将初始化失败

根据上面的描述，唯一需要用户修改的地方是usbd_storage_if.c文件中的7个函数，与W25Q128芯片移植FatFs时类似，读者可以参考STM32CubeMX教程26 FatFs 文件系统 - W25Q128读写实验“3.2、生成代码“小节内容，如下所示为重新实现后的七个函数源代码

/*usbd_storage_if.c*/

/*初始化函数无需修改，因为SD卡初始化在SDIO初始化函数中已完成*/
int8_t STORAGE_Init_FS(uint8_t lun)
{
  /* USER CODE BEGIN 2 */
 UNUSED(lun);

  return (USBD_OK);
  /* USER CODE END 2 */
}

/*获取存储介质容量*/
int8_t STORAGE_GetCapacity_FS(uint8_t lun, uint32_t *block_num, uint16_t *block_size)
{
  /* USER CODE BEGIN 3 */
HAL_SD_CardInfoTypeDef cardInfo;
//使用SDIO库函数
HAL_StatusTypeDef res = HAL_SD_GetCardInfo(&hsd, &cardInfo);
if(res == HAL_OK)
{
*block_num  = cardInfo.BlockNbr;    //块的个数
*block_size = cardInfo.BlockSize;   //块大小=512字节
}
else
{
*block_num  = STORAGE_BLK_NBR;    //0x10000
*block_size = STORAGE_BLK_SIZ;      //块大小=512字节
}

return (USBD_OK);
  /* USER CODE END 3 */
}

/*返回存储介质是否准备好，无需修改*/
int8_t STORAGE_IsReady_FS(uint8_t lun)
{
  /* USER CODE BEGIN 4 */
  UNUSED(lun);

  return (USBD_OK);
  /* USER CODE END 4 */
}

/*返回存储介质是否写保护，，无需修改*/
int8_t STORAGE_IsWriteProtected_FS(uint8_t lun)
{
  /* USER CODE BEGIN 5 */
  UNUSED(lun);

  return (USBD_OK);
  /* USER CODE END 5 */
}

/*读取存储介质*/
int8_t STORAGE_Read_FS(uint8_t lun, uint8_t *buf, uint32_t blk_addr, uint16_t blk_len)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
//读取超时时间10000ms
uint32_t Timeout = 10000;  
HAL_StatusTypeDef res = HAL_OK;
res = HAL_SD_ReadBlocks(&hsd, buf, blk_addr, blk_len, Timeout);
HAL_SD_CardStateTypeDef status = HAL_SD_CARD_RECEIVING;

if(res == HAL_OK)
{
//等待传输完成
while(status != HAL_SD_CARD_TRANSFER)   
status = HAL_SD_GetCardState(&hsd);
return (USBD_OK);
}
else
return (USBD_FAIL);
  /* USER CODE END 6 */
}

/*向存储介质写入数据*/
int8_t STORAGE_Write_FS(uint8_t lun, uint8_t *buf, uint32_t blk_addr, uint16_t blk_len)
{
  /* USER CODE BEGIN 7 */
//写入超时时间10000ms
uint32_t Timeout = 10000;   
HAL_StatusTypeDef res = HAL_OK;
res = HAL_SD_WriteBlocks(&hsd, buf, blk_addr, blk_len, Timeout);
HAL_SD_CardStateTypeDef status = HAL_SD_CARD_SENDING;

if (res == HAL_OK)
{
//等待传输完成
while(status != HAL_SD_CARD_TRANSFER)   
status = HAL_SD_GetCardState(&hsd);
return (USBD_OK);
}
else
return (USBD_FAIL);
  /* USER CODE END 7 */
}

/*返回最大支持LUN数量，无需修改*/
int8_t STORAGE_GetMaxLun_FS(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 8 */
  return (STORAGE_LUN_NBR - 1);
  /* USER CODE END 8 */
}

4、烧录验证

烧录程序，开发板上电后，使用USB线将Windows电脑与开发板上的USB_SLAVE接口连接，连接成功后电脑上会弹出与U盘插入时一致的弹窗（第一次可能会自动安装驱动，稍微等待等待），之后就可以在文件资源管理器中找到新的可用卷

单击打开该卷便可以像操作U盘一样对开发板上插入的SD卡进行文件管理，如下图所示笔者的SD卡里还保存着之前实验所写入的信息，读者可以自行尝试写入或删除文件

读者还可以自己将本实验与STM32CubeMX教程28 SDIO - 使用FatFs文件系统读写SD卡实验结合来验证使用FatFs读写SD卡操作是否真正成功，笔者通过开发板上的KEY0按键删除了原本写入SD卡中的test.txt文件，复位开发板重新识别SD卡之后，在Windwos资源管理器里查看发现test.txt文件确实被删除了，具体操作如下图所示

5、常用函数

请阅读STM32CubeMX教程28 SDIO - 使用FatFs文件系统读写SD卡实验“7、常用函数”小节

参考资料

STM32Cube高效开发教程（高级篇）

原文地址：https://blog.csdn.net/lc_guo/article/details/135880862

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