usb

利用stm32cube实现USB+FATFS的usbdisk程序--实现Fatfs对U盘文件操作

本来是要实现usb通过U盘来升级芯片flash程序的
不过实现之前,要先调通fatfs操作u盘
这里记录一下我的操作和想法实现的整个过程,
说句实话,实现之后的代码什么的没什么用,
学习过程才是根本,尤其是实现之中的种种思考方法
大家也不要一味只是拿代码
多思考下为什么这样做?
为什么这样写?
那样写为什么就不行?
我这个教程也不是一次写成的,中间也是各种曲折,各种查资料
相应的我也会在分享的过程中写出我所查的资料和思考的方向
同时,希望大家也能踊跃的分享些自己的学习过程

分享的过程就是再次巩固的过程!
当你写出来的时候,你会以别人的角度看待这个问题,为了描述清楚,你就要比别人更加清楚其中的原理,这也是学习的方法!

>>声明:本站原创不提倡转载,如需转载请注明出处!!!

好了,言归正传,我的是stm32f407discovery板,原理图什么的想必大家看了其他帖子也都了解了.
晶振8M
首先,选外部晶振

我们要用到usb的u盘功能,所以选择fs模式的host_only 主机模式

回到顶部,usb_host中选择MSC大容量存储,并在fatfs中选择usb disk

这个时候,我发现原理图里面Vbus 是被PC0控制的,

所以PC0要选择输出,为了更好的观察,开启两个led灯,PD12/13

去设置时钟,主频168,usb48,我比较懒,让它自动生成的时钟

这时候,去configuration面板,先去设置下usb的中断优先级为5.0

下面的图是gpio口的,PC0原理图里面有了上拉了,所以就NOpull了,

打开usb_host的按钮进行设置,选择PC0作为VBUS的驱动口

configuration面板中其他的都默认即可,我们再去设置下工程的Heap和Stack分别为0x2000

ok,生成工程文件吧.

本帖相关完整程序可在本站百度网盘中找到.
文件名:USBDisk(FatFs+USB操作U盘).7z

49 个回复

admin

上面写的过程中,我发现有个片子不熟悉,不知道做什么用的?所以我专门去查了下资料
就是控制usb vbus的那个 stmps241 芯片
这个芯片能不能删除?
是做什么用的?
能用什么替换?

从中可以看出,这个是作为开关管
stmps241 支持输出500MA电流给外设
500MA更好就是笔记本电脑的usb口对应的输出电流,
支持ttl驱动
反向电流保护
拥有8KV的esd静电防护,保护CPU芯片.
ok,现在知道了,这个芯片可以去除,但是去除后可能有单片机被静电击穿的危险.

admin

赞同来自: 木子dong

查看整个工程之前我们先来看看官方提供的一个Fatfs的开发应用程序的文档
编号是:UM1721

从图中我们知道,要操作u盘,主程序中需要定义

FATFS mynewdiskFatFs;//用户逻辑驱动的文件系统对象

FIL MyFile; //文件对象

char mynewdiskPath[4];//用户逻辑驱动路径

还需要依次使用

FATFS_LinkDriver();

f_mount();

f_open();

f_write();

f_close();

来完成一个完整的写入操作.

好了,我们打开刚才生成的工程的
main.c文件

从上到下看下去,
时钟配置
gpio初始化
然后是

MX_FATFS_Init();

我们打开这个函数,查看他的内容

void MX_FATFS_Init(void) 

{

  /*## FatFS: Link the USBH driver ###########################*/

  retUSBH = FATFS_LinkDriver(&USBH_Driver, USBH_Path);



  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* additional user code for init */     

  /* USER CODE END Init */

}

看到里面已经包含了FATFS_LinkDriver();
说明我们之后的程序中不需要再去刻意写了.
然后是i

MX_USB_HOST_Init();

查看他的内容

void MX_USB_HOST_Init(void)

{

  /* Init Host Library,Add Supported Class and Start the library*/

  USBH_Init(&hUsbHostFS, USBH_UserProcess, HOST_FS);



  USBH_RegisterClass(&hUsbHostFS, USBH_MSC_CLASS);



  USBH_Start(&hUsbHostFS);

}

里面先初始化了用户进程类
又注册了系统MSC进程类,并开启了usb模式
其中的用户进程类就类似于callback
我们查看下他的内容

/*

 * user callbak definition

*/ 

static void USBH_UserProcess  (USBH_HandleTypeDef *phost, uint8_t id)

{



  /* USER CODE BEGIN 2 */

  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; 

  }

  /* USER CODE END 2 */

}

里面根据不同的usb通信状态id来改变外接flag标识,
根据上面我们提到的um1721文档介绍流程图,我们可以得到一个执行顺序:Host_USER_CONNECTION 连接I/o
HOST_USER_SELECT_CONFIGURATION 驱动配置
HOST_USER_CLASS_ACTIVE 处理过程
HOST_USER_DISCONNECTION 失去连接

我们在看看flag标识

typedef enum {

  APPLICATION_IDLE = 0,  

  APPLICATION_START,   

  APPLICATION_READY,

  APPLICATION_DISCONNECT,

}ApplicationTypeDef;

我们这里只用到ready和disconnect即可.

admin

赞同来自: caoenq

现在开始编写main.c文件
我们准备利用usb的各种回调状态进行不同的操作,
在while(1)大循环中添加

        switch(Appli_state)

        {

        case APPLICATION_READY:

            MSC_Application();

            Appli_state = APPLICATION_DISCONNECT;

            break;



        case APPLICATION_DISCONNECT:

            f_mount(NULL, (TCHAR const*)"", 0);



            break;

        //  case  APPLICATION_READY:

        //  case  APPLICATION_DISCONNECT:

        default:

            break;

        }

上面因为用到了Appli_state这个变量,而这个变量是在usb_host.c中实现状态间的切换,所以,我们在main文件头部添加外部引用:

extern ApplicationTypeDef Appli_state;

上面的那个switch状态解释如下:
如果usb的用户可控状态(APPLICATION_READY)准备好了,那么进行
MSC_Application();//u盘的读写操作
读写完毕之后,将usb用户可控状态设置为APPLICATION_DISCONNECT;//未连接
这样的话下次循环到这里就切换到
case APPLICATION_DISCONNECT这个里面进行操作,而这个里面

f_mount(NULL, (TCHAR const*)"", 0);

要理解这个意思先看它的定义

FRESULT f_mount (

	FATFS* fs,			/* Pointer to the file system object (NULL:unmount)*/

	const TCHAR* path,	/* Logical drive number to be mounted/unmounted */

	BYTE opt			/* 0:Do not mount (delayed mount), 1:Mount immediately */

)

当第一个参数是NULL的时候,就是unmount 意思就是卸载这个逻辑磁盘

所以switch的真个含义就是: 当usb准备好了,就执行一次对u盘的写入或者读出操作,然后卸载掉这个磁盘,防止多次重复操作u盘.
完整的msc对u盘的操作程序如下:

static void MSC_Application(void)

{

    FRESULT res;                                          /* FatFs function common result code */

    uint32_t byteswritten;                   /* File write/read counts */

    uint8_t wtext[] = "The site is STM32cube.com working with FatFs"; /* File write buffer */

//  uint8_t rtext[100];                                   /* File read buffer */



    /* Register the file system object to the FatFs module */

    if(f_mount(&USBDISKFatFs, (TCHAR const*)USBH_Path, 0) != FR_OK)

    {

        /* FatFs Initialization Error */

        Error_Handler();

    }

    else

    {

        /* Create and Open a new text file object with write access */

        if(f_open(&MyFile, "STM32.TXT", FA_CREATE_ALWAYS | FA_WRITE) != FR_OK)

        {

            /* 'STM32.TXT' file Open for write Error */

            Error_Handler();

        }

        else

        {

            /* Write data to the text file */

            res = f_write(&MyFile, wtext, sizeof(wtext), (void *)&byteswritten);



            if((byteswritten == 0) || (res != FR_OK))

            {

                /* 'STM32.TXT' file Write or EOF Error */

                Error_Handler();

            }

            else

            {

                /* Close the open text file */

                f_close(&MyFile);

            }

        }

    }

}

下面贴出完成的main.c文件内容

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/

#include "stm32f4xx_hal.h"

#include "fatfs.h"

#include "usb_host.h"

#include "gpio.h"



/* USER CODE BEGIN Includes */



/* USER CODE END Includes */



/* Private variables ---------------------------------------------------------*/



/* USER CODE BEGIN PV */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

extern ApplicationTypeDef Appli_state;

extern USBH_HandleTypeDef hUsbHostFS;

extern char USBH_Path[4];  /* USBH logical drive path */

/* USER CODE END PV */



/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/

void SystemClock_Config(void);

void Error_Handler(void);

void MX_USB_HOST_Process(void);



/* USER CODE BEGIN PFP */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/

static void MSC_Application(void);

/* USER CODE END PFP */



/* USER CODE BEGIN 0 */

FATFS USBDISKFatFs;           /* File system object for USB disk logical drive */

FIL MyFile;                   /* File object */

/* USER CODE END 0 */



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();



    /* Configure the system clock */

    SystemClock_Config();



    /* Initialize all configured peripherals */

    MX_GPIO_Init();

	  MX_USB_HOST_Init();

    MX_FATFS_Init();





    /* USER CODE BEGIN 2 */



    /* USER CODE END 2 */



    /* Infinite loop */

    /* USER CODE BEGIN WHILE */

    while (1)

    {

        /* USER CODE END WHILE */

        MX_USB_HOST_Process();



        /* USER CODE BEGIN 3 */

        switch(Appli_state)

        {

        case APPLICATION_READY:

            MSC_Application();

            Appli_state = APPLICATION_DISCONNECT;

            break;



        case APPLICATION_DISCONNECT:

            f_mount(NULL, (TCHAR const*)"", 0);



            break;

        default:

            break;

        }

    }

    /* USER CODE END 3 */



}



/** System Clock Configuration

*/

void SystemClock_Config(void)

{



    RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct;

    RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct;



    __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();



    __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);



    RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;

    RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;

    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;

    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;

    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 4;

    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 168;

    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV2;

    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = 7;

    if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)

    {

        Error_Handler();

    }



    RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK

                                  |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;

    RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;

    RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;

    RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV4;

    RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;

    if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_5) != HAL_OK)

    {

        Error_Handler();

    }



    HAL_SYSTICK_Config(HAL_RCC_GetHCLKFreq()/1000);



    HAL_SYSTICK_CLKSourceConfig(SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK);



    /* SysTick_IRQn interrupt configuration */

    HAL_NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, 0, 0);

}



/* USER CODE BEGIN 4 */

static void MSC_Application(void)

{

    FRESULT res;                                          /* FatFs function common result code */

    uint32_t byteswritten;                   /* File write/read counts */

    uint8_t wtext[] = "The site is STM32cube.com working with FatFs"; /* File write buffer */

//  uint8_t rtext[100];                                   /* File read buffer */



    /* Register the file system object to the FatFs module */

    if(f_mount(&USBDISKFatFs, (TCHAR const*)USBH_Path, 0) != FR_OK)

    {

        /* FatFs Initialization Error */

        Error_Handler();

    }

    else

    {

        /* Create and Open a new text file object with write access */

        if(f_open(&MyFile, "STM32.TXT", FA_CREATE_ALWAYS | FA_WRITE) != FR_OK)

        {

            /* 'STM32.TXT' file Open for write Error */

            Error_Handler();

        }

        else

        {

            /* Write data to the text file */

            res = f_write(&MyFile, wtext, sizeof(wtext), (void *)&byteswritten);



            if((byteswritten == 0) || (res != FR_OK))

            {

                /* 'STM32.TXT' file Write or EOF Error */

                Error_Handler();

            }

            else

            {

                /* Close the open text file */

                f_close(&MyFile);

            }

        }

    }

}

/* USER CODE END 4 */



/**

  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.

  * @param  None

  * @retval None

  */

void Error_Handler(void)

{

    /* USER CODE BEGIN Error_Handler */

    /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */

    while(1)

    {

        HAL_Delay(500);

        HAL_GPIO_TogglePin(GPIOD,GPIO_PIN_12|GPIO_PIN_13);

    }

    /* USER CODE END Error_Handler */

}

ok编译,烧写到discovery板,通过OTG线连接一个u盘,就可以在这个u盘上自动生成一个stm32.txt的文件
内容是:The site is STM32cube.com working with FatFs

admin

上面的实验完成之后,我想将程序中的stm32.txt文件修改为stm32cube.txt,其他程序不动,但是出现了错误提示.
于是立马去查看UM1721上面关于文件名长度的地方

上面说,如果使用长文件名,那么必须

_USE_LFN 设为1 , 2 或者 3

这三者的区别是:

/   0: Disable LFN feature. _MAX_LFN has no effect.

/   1: Enable LFN with static working buffer on the BSS. Always NOT thread-safe.

/   2: Enable LFN with dynamic working buffer on the STACK.

/   3: Enable LFN with dynamic working buffer on the HEAP.

因为我不使用UNICODE编码命名文件名所以

#define _LFN_UNICODE    0 /* 0:ANSI/OEM or 1:Unicode */

/* This option switches character encoding on the API. (0:ANSI/OEM or 1:Unicode)

/  To use Unicode string for the path name, enable LFN feature and set _LFN_UNICODE

/  to 1. This option also affects behavior of string I/O functions. */



#define _STRF_ENCODE    0

/* When _LFN_UNICODE is 1, this option selects the character encoding on the file to

/  be read/written via string I/O functions, f_gets(), f_putc(), f_puts and f_printf().

/

/  0: ANSI/OEM

/  1: UTF-16LE

/  2: UTF-16BE

/  3: UTF-8

/

/  When _LFN_UNICODE is 0, this option has no effect. */

这样我就可以,命名文件名类似:stm32cubeadkfdghkglfgj.txt这样长的了

下面说下利用stm32cubemx怎么设置为长文件名(不使用中文)
打开先前的stm32cubemx工程,只需要修改一个地方:

这样保存再次生成整个工程,
只要你的代码按照书写规范,生成的时候是不会删除用户自己编写的代码的,所以,你现在可以修改main中的文件名了
例如:

        /* Create and Open a new text file object with write access */

        if(f_open(&MyFile, "stm32cubeasdfgfhgjghjkytu.txt", FA_CREATE_ALWAYS | FA_WRITE) != FR_OK)

        {

            /* 'STM32.TXT' file Open for write Error */

            Error_Handler();

        }

然后,编译,拿u盘测试,

OK,完成实验

注:我是不准备用中文名称作为文件名的,而且里面无论是读取还是写入都没有中文,所以上面的配置够我使用了,
要是用中文就去参考其他帖子.

秋枫、

ASCII确实比中文编码方便。。中文有的时候是GB有的时候是别的编码，用keil 的时候给显示中文乱码经常就编译器的编码没搞好。。

zhanghl45 - STM32L4XX用户

LL库就好了!

admin

赞同来自: 仲尼jony

这里贴一个官方读取的例子代码:

          uint32_t bytesread;   

          uint8_t rtext[100];  

        

        /* Open the text file object with read access */

        if(f_open(&MyFile, "STM32.TXT", FA_READ) != FR_OK)

        {

          /* 'STM32.TXT' file Open for read Error */

          Error_Handler();

        }

        else

        {

          /* Read data from the text file */

          res = f_read(&MyFile, rtext, sizeof(rtext), (void *)&bytesread);

          

          if((bytesread == 0) || (res != FR_OK))

          {

            /* 'STM32.TXT' file Read or EOF Error */

            Error_Handler();

          }

          else

          {

            /* Close the open text file */

            f_close(&MyFile);

          }

这样就齐活了,下面可以安心的去实现U盘更新flash来烧写程序了.

nemo1991

amazing！

张良123

赞同来自: gonghuwei

我也知道用库开发比较快，我一般是用寄存器直接操作的，请问用库开发对flash浪费严重吗

孤独的行者。

学习了，谢谢分享！

admin

更新一下:
为了增加拔插U盘状态指示,需要在这个程序的基础上增加一点代码,
其实奏是增加一个开灯和关灯
main()函数中大循环while(1)修改如下:

    while (1)

    {

        /* USER CODE END WHILE */

        MX_USB_HOST_Process();



        /* USER CODE BEGIN 3 */

        switch(Appli_state)

        {

        case APPLICATION_READY:

            MSC_Application();

            HAL_GPIO_WritePin(GPIOD,GPIO_PIN_12,GPIO_PIN_SET);

            Appli_state = APPLICATION_START;

            break;



        case APPLICATION_START:

            f_mount(NULL, (TCHAR const*)"", 0);



            break;

        case APPLICATION_DISCONNECT:

            HAL_GPIO_WritePin(GPIOD,GPIO_PIN_12,GPIO_PIN_RESET);

            Appli_state = APPLICATION_IDLE;

        default:

            break;

        }

    }

这样重新编译后,插入U盘写入文件完毕就会灯亮,拔掉u盘后灯灭,再插上再亮,.....

坂田银时

赞同来自: rzx1990 、刘涛（抚）、海阔天空1234

有没有试过和freeRTOS结合

好好学习0864 - IT工程师

兄能不能加你qq 我想咨询几个问题我用的芯片是stm32L476 调试U盘读写一直不通能不能帮我看下

释怀过客

赞同来自: 欲予玉屿

你好，我用的是SD卡，像知道和你这个用USB的区别大吗？

bme_bright

学习下。

谢谢分享。

我抬头望着天

好

nothing

请问 U盘容量大小怎么设置？

U盘被电脑识别出来但是可用空间为0字节。无法格式化，怎么样设定U盘容量和MCU 内置FLASH 匹配？

欲予玉屿

你好，按照楼主给的程序，能够实现U盘插上去，灯就亮，拔出就熄灭。那么这样的情况下，就意味着可以对U盘进行读写了吗？现在所遇到的问题就是在U盘中没有看到新建的.TXT的文档，程序进入到了错误处理程序中，即两个灯在交替闪烁，不知道是什么原因造成的，请楼主帮忙解答一下，所有的程序都是按照楼主给的步骤来的，不知道是否还有其他需要注意的地方

凯旋

666666666

坤

很好的教程

新的生活 - 90后IT男

赞同来自: Amos

你好，和你这样教程做，老是提示

ennocheung - 70

admi水平真高，UM1721已下载，很有用。

谢谢admi

caoenq - 硬件设计大师

果然是高手啊

ZGJ20170905

赞同来自: bob3

哇塞，受教了，写的太好了

ckpcmpkun - 90后嵌入式

看了好几个帖子就这个最管用，666

怎么下载

Nicley written

为啥我下进去，识别U盘后就死机了？

按照楼主的教程来，已经成功在U盘写入文件，很棒

蓝

APPLICATION_READY

这个状态根本无法达到,分析代码当USB作为复合设备时才可能达到这个状态

rgzdb

编译后提示 ../Src/main.c(110): warning: #111-D: statement is unreachable，无法建立文件

_one

谢谢楼主的分享

寂静の烛光

楼主的教程很好，但是我发现我现在插usb2.0U盘一切正常，但是插3.0U盘检测不到APPLICATION_READY状态。。。。

dagu - 嵌入式

有尝试过检测U盘热拔插吗？

血染风采

赞同来自: 刘涛（抚）、shanshan

裸机这么玩一点问题都没有，但是使用了freertos之后就不行了，usb的状态一直是start，到不了ready状态。

@ 爱尔多 @

确实写的很好

血染风采

STM32CubeIDE配置USB Host，裸机情况下，可以正常识别U盘；使用了FreeRTOS之后，识别不了U盘了，到不了Ready的状态，只能到达Start。STM32CubeMX+MDK5：裸机和FreeRTOS都可以识别U盘。

不知道STM32CubeIDE还需要设置什么？大佬，可以试试看。

╰ˇ野萝莉ˇ╯

USBDISKFatFs

是啥哦，找不到诶

吉跃华

还没试，但能看出来楼主写的非常详细非常清楚，赞一个！

好き好き好き

我的环境是 NUCLEO-F767ZI，按这个设定后U盘一直不到Ready。查找了很多网站，现在有些进展了。留下来希望有人能用得着。

Clock Configuration里的HSE：8，PLLM：8，PLLN：432，PLLP：2，PLLQ：9

现在在这个设定下就可以W/R，把HSE和PLLM一改动就不行了。。。。这个些该怎么调不怎么懂好难啊！

李黑山

你好，完全按照这个操作，最后总是debug在HOST ABORT STATE,提下提示device not supporting 。已知正点原子的程序可以运行，硬件应该是没有问题的。

我用的cube5.0版本

再回首沧海依旧

你好我用的是STM32F105的核心板，CubeMX设置按照你这个来的，现在一直是卡在Appli_state = APPLICATION_START这一步，显示ERROR: Control error: Device not responding，请问不同的板子哪些地方需要修改吗？

Vaksrian

你好，我用的是STM32F407ZET6，正点原子探索者开发板，开发环境STM32CUBEIDE，按照上面的操作，上电后插入U盘，Appli_state一直处于APPLICATION_IDLE状态；而如果是插入U盘后再上电，则Appli_state一直处于APPLICATION_DISCONNECT状态。未进入过START和READY状态，换了几个U盘尝试，USB2.0和3.0都不行。