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【ALIENTEK 战舰STM32开发板例程系列连载+教学】第五十五章 USB读卡器实验

2019-10-11 15:54发布

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第五十五章 USB读卡器实验

    上一章我们向大家介绍了如何利用STM32的USB来做一个触控USB鼠标，本章我们将利用STM32的USB来做一个USB读卡器。本章分为如下几个部分： 55.1 USB读卡器简介 55.2 硬件设计 55.3 软件设计 55.4 下载验证
55.1 USB读卡器简介 ALIENTEK 战舰STM32开发板板载了一个SD卡插槽，可以用来接入SD卡，另外战舰STM32开发板板载了一个8M字节的SPI FLASH芯片，通过STM32的USB接口，我们可以实现一个简单的USB读卡器，来读写SD卡和SPI FLASH。 本章我们还是通过移植官方的USB Mass_Storage例程来实现，该例程在MDK的安装目录下可以找到（..MDKARMExamplesSTSTM32F10xUSBLibDemosMass_Storage）。 USB Mass Storage类支持两个传输协议： 1）Bulk-Only 传输（BOT） 2）Control/Bulk/Interrupt传输（CBI） Mass Storage类规范定义了两个类规定的请求：Get_Max_LUN和Mass Storage Reset，所有的Mass Storage类设备都必须支持这两个请求。 Get_Max_LUN（bmRequestType= 10100001b and bRequest= 11111110b）用来确认设备支持的逻辑单元数。Max LUN的值必须是0~15。注意：LUN是从0开始的。主机不能向不存在的LUN发送CBW，本章我们定义Max LUN的值为1，即代表2个逻辑单元。 Mass Storage Reset（bmRequestType=00100001b and bRequest= 11111111b）用来复位Mass Storage设备及其相关接口。 支持BOT传输的Mass Storage设备接口描述符要求如下： 接口类代码bInterfaceClass=08h，表示为Mass Storage设备； 接口类子代码bInterfaceSubClass=06h，表示设备支持SCSI Primary Command-2（SPC-2）； 协议代码bInterfaceProtocol有3种：0x00、0x01、0x50，前两种需要使用中断传输，最后一种仅使用批量传输（BOT）。 支持BOT的设备必须支持最少3个endpoint：Control, Bulk-In和Bulk-Out。USB2.0的规范定义了控制端点0。Bulk-In端点用来从设备向主机传送数据（本章用端点1实现）。Bulk-Out端点用来从主机向设备传送数据（本章用端点2实现）。 ST官方的例程是通过USB来读写SD卡（SDIO方式）和NAND FALSH，支持2个逻辑单元，我们在官方例程的基础上，只需要修改SD驱动部分代码（改为SPI），并将对NAND FLASH的操作修改为对SPI FLASH的操作。只要这两步完成了，剩下的就比较简单了，对底层磁盘的读写，都是在mass_mal.c文件实现的，所以我们只需要修改该函数的MAL_Init、MAL_Write、MAL_Read和MAL_GetStatus等4个函数，使之与我们的SD卡和SPI FLASH对应起来即可。 本章我对SD卡和SPI FLASH的操作都是采用SPI方式，所以速度相对SDIO和FSMC控制的NAND FLASH来说，相对会慢一些。 55.2 硬件设计 本节实验功能简介：开机的时候先检测SD卡和SPI FLASH是否存在，如果存在则获取其容量，并显示在LCD上面（如果不存在，则报错）。之后开始USB配置，在配置成功之后就可以在电脑上发现两个可移动磁盘。我们用DS1来指示USB正在读写SD卡，并在液晶上显示出来，同样我们还是用DS0来指示程序正在运行。 所要用到的硬件资源如下： 1）  指示灯DS0 、DS1 2）  串口 3）  TFTLCD模块 4）  SD卡 5）  SPI FLASH 6）  USB接口 这几个部分，在之前的实例中都已经介绍过了，我们在此就不多说了。不过还是要注意一下P13的连接，要和上一章一样！ 55.3 软件设计 本章，我们在第四十四章实验（实验39）的基础上修改，先打开实验39 的工程，在HARDWARE文件夹所在文件夹下新建一个USB的文件夹，然后在USB文件夹下面新建LIB和CONFIG文件夹，分别用来存放与USB核相关的代码以及配置部分代码。这两部分代码我们也不细说（详见光盘本例程源码），其中USB文件夹里面的代码同上一章的一模一样，而CONFIG文件夹里面的源码则来自MDK自带的Mass_Storage例程： X:Keil3.80AARM ExamplesSTSTM32F10xUSBLibDemosMass_Storage下的source和include文件夹（X为你安装MDK的磁盘）。 然后，我们在工程文件里面新建USB和USBCFG组，分别加入USBLIB下面的代码和USBCONFIG下面的代码。然后把LIB和CONFIG文件夹加入头文件包含路径。 在test.c里面，我们修改main函数如下： //设置USB 连接/断线 //enable:0,断开 //      1,允许连接         void usb_port_set(u8 enable) {        RCC->APB2ENR|=1<<2;    //使能PORTA时钟                   if(enable)_SetCNTR(_GetCNTR()&(~(1<<1)));//退出断电模式        else        {                     _SetCNTR(_GetCNTR()|(1<<1));  // 断电模式               GPIOA->CRH&=0XFFF00FFF;               GPIOA->CRH|=0X00033000;               PAout(12)=0;                              } } int main(void) {                                                 u8 offline_cnt=0;        u8 tct=0;        u8 USB_STA;        u8 Divece_STA;      Stm32_Clock_Init(9);    //系统时钟设置        delay_init(72);                     //延时初始化        uart_init(72,9600);       //串口1初始化              LCD_Init();                  //初始化液晶        LED_Init();            //LED初始化        KEY_Init();                  //按键初始化                        usmart_dev.init(72);      //usmart初始化                  POINT_COLOR=RED;  //设置字体为蓝 {MOD}            LCD_ShowString(60,50,200,16,16,"WarShip STM32");           LCD_ShowString(60,70,200,16,16,"USB Card Reader TEST");        LCD_ShowString(60,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");        LCD_ShowString(60,110,200,16,16,"2012/9/25");           SPI_Flash_Init();        if(SD_Initialize())LCD_ShowString(60,130,200,16,16,"SD Card Error!");      //检测SD卡错误        else //SD 卡正常        {                                                                                                                             LCD_ShowString(60,130,200,16,16,"SD Card Size:     MB");           Mass_Memory_Size[0]=(long long)SD_GetSectorCount()*512; //得到SD卡容量（字节），当容量超过4G的时候,需要用到两个u32来表示            Mass_Block_Size[0] =512; //因为在Init里面设置了SD卡的操作字节为512个,所以这里一定是512个字节.            Mass_Block_Count[0]=Mass_Memory_Size[0]/Mass_Block_Size[0];              LCD_ShowNum(164,130,Mass_Memory_Size[0]>>20,5,16);//显示SD卡容量       }        if(SPI_FLASH_TYPE!=W25Q64)LCD_ShowString(60,130,200,16,16,"W25Q64 Error!");       //检测SD卡错误        else //SPI FLASH 正常        {                                                                                                                          Mass_Memory_Size[1]=1024*1024*6;//前6M字节            Mass_Block_Size[1] =512; //因为在Init里面设置了SD卡的操作字节为512个,所以这里一定是512个字节.            Mass_Block_Count[1]=Mass_Memory_Size[1]/Mass_Block_Size[1];               LCD_ShowString(60,150,200,16,16,"SPI FLASH Size:6144KB");          }        delay_ms(1800); usb_port_set(0);        //USB先断开        delay_ms(300); usb_port_set(1);          //USB再次连接       LCD_ShowString(60,170,200,16,16,"USB Connecting...");//提示SD卡已经准备了           //USB配置       USB_Interrupts_Config();          Set_USBClock();         USB_Init();                     while(1)        {                   delay_ms(1);                                        if(USB_STA!=USB_STATUS_REG)//状态改变了               {                                                                      LCD_Fill(60,190,240,190+16,WHITE);//清除显示                                                 if(USB_STATUS_REG&0x01)//正在写                                     {                             LCD_ShowString(60,190,200,16,16,"USB Writing...");//USB正在写入数据                     }                      if(USB_STATUS_REG&0x02)//正在读                      {                             LCD_ShowString(60,190,200,16,16,"USB Reading...");//USB正在读数据                        }                                                                                                 if(USB_STATUS_REG&0x04)LCD_ShowString(60,210,200,16,16,"USB Write Err ");//提示写入错误                      else LCD_Fill(60,210,240,210+16,WHITE);//清除显示                            if(USB_STATUS_REG&0x08)LCD_ShowString(60,230,200,16,16,"USB Read   Err ");//提示读出错误                      else LCD_Fill(60,230,240,230+16,WHITE);//清除显示                         USB_STA=USB_STATUS_REG;//记录最后的状态               }               if(Divece_STA!=bDeviceState)               {                      if(bDeviceState==CONFIGURED)LCD_ShowString(60,170,200,16,16,"USB Connected    ");//提示USB连接已经建立                      else LCD_ShowString(60,170,200,16,16,"USB DisConnected ");//USB被拔出了                      Divece_STA=bDeviceState;               }               tct++;               if(tct==200)               {                      tct=0; LED0=!LED0;//提示系统在运行                      if(USB_STATUS_REG&0x10)                      {                             offline_cnt=0;//USB连接了,则清除offline计数器                             bDeviceState=CONFIGURED;                      }else//没有得到轮询                      {                             offline_cnt++;                              if(offline_cnt>10)bDeviceState=UNCONNECTED; //2s内没收到在线标记,代表USB被拔出了                      }                      USB_STATUS_REG=0;               }        };                                                                                               }  此部分代码除了main函数，还有一个usb_port_set函数，usb_port_set函数我们在上一章已经介绍过了，这里就不多说。我们将SPI FLASH的最开始6M地址范围用作SPI FLASH Disk，也就是文件系统管理的范围大小，这个我们在之前的SPI FLASH也介绍过。 通过此部分代码就可以实现了我们之前在硬件设计部分描述的功能，这里我们用到了一个全局变量Usb_Status_Reg，用来标记USB的相关状态，这样我们就可以在液晶上显示当前USB的状态了。 软件设计部分就为大家介绍到这里。 55.4 下载验证 在代码编译成功之后，我们通过下载代码到战舰STM32开发板上，在USB配置成功后（假设已经插入SD卡，注意：USB数据线，要插在USB口！不是USB_232端口！），LCD显示效果如图55.4.1所示：

图55.4.1 USB连接成功
此时，电脑提示发现新硬件如图55.4.2所示：

图55.4.2 USB读卡器被电脑找到
    等USB配置成功后，DS1不亮，DS0闪烁，并且在电脑上可以看到我们的磁盘，如图55.4.3所示：

图55.4.3 电脑找到USB读卡器的两个盘符
我们打开设备管理器，在通用串行总线控制器里面可以发现多出了一个USB Mass Storage Device，同时看到磁盘驱动器里面多了2个磁盘，如图55.4.4所示：

图55.4.4 通过设备管理器查看磁盘驱动器
此时，我们就可以通过电脑读写SD卡或者SPI FLASH里面的内容了。在执行读写操作的时候，就可以看到DS1亮，并且会在液晶上显示当前的读写状态。 注意，在对SPI FLASH操作的时候，最好不要频繁的往里面写数据，否则很容易将SPI FLASH写爆！！  
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9条回答
caomufei
1楼-- · 2019-10-11 19:28

原子哥，为什么我移植之后，电脑能识别，出现了图标，但是就是查看不了内容

正点原子
2楼-- · 2019-10-12 00:45
回复【2楼】caomufei:
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说明还有bug呢。得再看看代码。
caomufei
3楼-- · 2019-10-12 06:36
sd卡属性，容量显示为0，这样的话，该重点看那部分呢，会不会是 sd卡那块代码的问题
正点原子
4楼-- · 2019-10-12 12:01
 精彩回答 2  元偷偷看……
zhangfj2010
5楼-- · 2019-10-12 16:35
原子哥，你在最后说：“注意，在对SPI FLASH操作的时候，最好不要频繁的往里面写数据，否则很容易将SPI FLASH写爆！！”
你的意思是FLASH内数据装不下，还是写的次数太多把把芯片写坏（看到手册写擦写次数可以10W次）？
正点原子
6楼-- · 2019-10-12 21:32
回复【6楼】zhangfj2010:
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擦除次数过多。
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