USB详解，配置及难点

m0_619731192024-08-26 22:41

一、USB发展历史

二、USB简介

USB有USB1.0/1.1/2.0/3.0多个版本，标准USB由4根线组成,VCC，GND，D+，D-，其中D+和D-是数据线，采用差分传输。在USB主机上,D-和D+都是接了15K的电阻到地,所以在没有设备接入的时候,D+、D-均是低电平。 而在USB设备中,如果是高速设备,则会在D+上接一个1.5K的电阻到VCC ,而如果是低速设备，则会在D-上接一个1.5K的电阻到VCC,当设备接入主机时,主机就可以判断是否有设备接入,并能判断设备是高速设备还是低速设备。

  • DualCore：这通常指的是一个USB设备具有双核处理器，即设备内部有两个处理器核心，可以提高设备的处理性能和效率。
  • HID（Human Interface Device）：这是指一种USB设备类型，用于与人类交互，例如键盘、鼠标、游戏手柄等。
  • MSC（Mass Storage Class）：这是指一种USB设备类型，用于存储数据，例如闪存驱动器、移动硬盘等。

有些芯片内部有两个USB控制器，名称分别为USB_OTG_FS和USB_OTG_HS。其中HS代表实现高速480Mbps速度模式通信。FS意为全速，速度为12Mbps。HS高速模式必须外接PHY芯片才能实现，例如USB3300等。

⭐OTG的意思是既可以做USB HOST，也可以做USB DEVICE。

⭐USB Host是指驱动过后，板子就可以连接USB接口连接的器件，读取和转载数据了。

⭐USB Device是指驱动过后，板子可以当作一个USB移动设备，通过USB连接到电脑上，类似U盘。

三、USB引脚图

主要有两种情况，一种是单片机引脚控制USB电源，一种是USB一直接通5V电源

四、STM32F407库函数配置USB

4.1 资料准备

（1）SD卡带文件系统的基本工程

（2）USB源码

链接：https://pan.baidu.com/s/1Cy1WokfpHBpDONfbqT_wgQ?pwd=8888

提取码：8888

4.2 移植过程

4.3 修改错误

编译，报12个错误，从第一个错误解决（解决完一个问题可以尝试编译以下）

（1）添加头文件 #include "stm32f4xx.h"

（2）添加宏定义 USE_USB_OTG_FS

（3）修改usbh_usr.c和usbh_usr.h文件

cpp 复制代码 
#include "usbh_usr.h" 
#include "ff.h" 
#include "usart.h" 

static u8 AppState;
extern USB_OTG_CORE_HANDLE  USB_OTG_Core;

//USB OTG 中断服务函数
//处理所有USB中断
void OTG_FS_IRQHandler(void)
{
  	USBH_OTG_ISR_Handler(&USB_OTG_Core);
} 
//USB HOST 用户回调函数.
USBH_Usr_cb_TypeDef USR_Callbacks=
{
	USBH_USR_Init,
	USBH_USR_DeInit,
	USBH_USR_DeviceAttached,
	USBH_USR_ResetDevice,
	USBH_USR_DeviceDisconnected,
	USBH_USR_OverCurrentDetected,
	USBH_USR_DeviceSpeedDetected,
	USBH_USR_Device_DescAvailable,
	USBH_USR_DeviceAddressAssigned,
	USBH_USR_Configuration_DescAvailable,
	USBH_USR_Manufacturer_String,
	USBH_USR_Product_String,
	USBH_USR_SerialNum_String,
	USBH_USR_EnumerationDone,
	USBH_USR_UserInput,
	USBH_USR_MSC_Application,
	USBH_USR_DeviceNotSupported,
	USBH_USR_UnrecoveredError
};
/
//以下为各回调函数实现.

//USB HOST 初始化 
void USBH_USR_Init(void)
{
	printf("USB OTG HS MSC Host\r\n");
	printf("> USB Host library started.\r\n");
	printf("  USB Host Library v2.1.0\r\n\r\n");
	
}
//检测到U盘插入
void USBH_USR_DeviceAttached(void)//U盘插入
{
	printf("检测到USB设备插入!\r\n");
}
//检测到U盘拔出
void USBH_USR_DeviceDisconnected (void)//U盘移除
{
	printf("USB设备拔出!\r\n");
}  
//复位从机
void USBH_USR_ResetDevice(void)
{
	printf("复位设备...\r\n");
}
//检测到从机速度
//DeviceSpeed:从机速度(0,1,2 / 其他)
void USBH_USR_DeviceSpeedDetected(uint8_t DeviceSpeed)
{
	if(DeviceSpeed==HPRT0_PRTSPD_HIGH_SPEED)
	{
		printf("高速(HS)USB设备!\r\n");
 	}  
	else if(DeviceSpeed==HPRT0_PRTSPD_FULL_SPEED)
	{
		printf("全速(FS)USB设备!\r\n"); 
	}
	else if(DeviceSpeed==HPRT0_PRTSPD_LOW_SPEED)
	{
		printf("低速(LS)USB设备!\r\n");  
	}
	else
	{
		printf("设备错误!\r\n");  
	}
}
//检测到从机的描述符
//DeviceDesc:设备描述符指针
void USBH_USR_Device_DescAvailable(void *DeviceDesc)
{ 
	USBH_DevDesc_TypeDef *hs;
	hs=DeviceDesc;   
	printf("VID: %04Xh\r\n" , (uint32_t)(*hs).idVendor); 
	printf("PID: %04Xh\r\n" , (uint32_t)(*hs).idProduct); 
}
//从机地址分配成功
void USBH_USR_DeviceAddressAssigned(void)
{
	printf("从机地址分配成功!\r\n");   
}
//配置描述符获有效
void USBH_USR_Configuration_DescAvailable(USBH_CfgDesc_TypeDef * cfgDesc,
                                          USBH_InterfaceDesc_TypeDef *itfDesc,
                                          USBH_EpDesc_TypeDef *epDesc)
{
	USBH_InterfaceDesc_TypeDef *id; 
	id = itfDesc;   
	if((*id).bInterfaceClass==0x08)
	{
		printf("可移动存储器设备!\r\n"); 
	}else if((*id).bInterfaceClass==0x03)
	{
		printf("HID 设备!\r\n"); 
	}    
}
//获取到设备Manufacturer String
void USBH_USR_Manufacturer_String(void *ManufacturerString)
{
	printf("Manufacturer: %s\r\n",(char *)ManufacturerString);
}
//获取到设备Product String 
void USBH_USR_Product_String(void *ProductString)
{
	printf("Product: %s\r\n",(char *)ProductString);  
}
//获取到设备SerialNum String 
void USBH_USR_SerialNum_String(void *SerialNumString)
{
	printf("Serial Number: %s\r\n",(char *)SerialNumString);    
} 
//设备USB枚举完成
void USBH_USR_EnumerationDone(void)
{ 
	printf("设备枚举完成!\r\n\r\n");    
} 
//无法识别的USB设备
void USBH_USR_DeviceNotSupported(void)
{
	printf("无法识别的USB设备!\r\n\r\n");    
}  
//等待用户输入按键,执行下一步操作
USBH_USR_Status USBH_USR_UserInput(void)
{ 
	printf("跳过用户确认步骤!\r\n");
	return USBH_USR_RESP_OK;
} 
//USB接口电流过载
void USBH_USR_OverCurrentDetected (void)
{
	printf("端口电流过大!!!\r\n");
} 

extern u8 USH_User_App(void);		//用户测试主程序
//USB HOST MSC类用户应用程序
int USBH_USR_MSC_Application(void)
{
	u8 res=0;
  	switch(AppState)
  	{
    	case USH_USR_FS_INIT://初始化文件系统 
			printf("开始执行用户程序!!!\r\n");
			AppState=USH_USR_FS_TEST;
      		break;
    	case USH_USR_FS_TEST:	//执行USB OTG 测试主程序
			res=USH_User_App(); //用户主程序
     		res=0;
			if(res)AppState=USH_USR_FS_INIT;
      		break;
    	default:break;
  	} 
	return res;
}
//用户要求重新初始化设备
void USBH_USR_DeInit(void)
{
  	AppState=USH_USR_FS_INIT;
}
//无法恢复的错误!!  
void USBH_USR_UnrecoveredError (void)
{
	printf("无法恢复的错误!!!\r\n\r\n");	
}

//用户定义函数,实现fatfs diskio的接口函数 
extern USBH_HOST              USB_Host;

//获取U盘状态
//返回值:0,U盘未就绪
//      1,就绪
u8 USBH_UDISK_Status(void)
{
	return HCD_IsDeviceConnected(&USB_OTG_Core);//返回U盘状态
}

//读U盘
//buf:读数据缓存区
//sector:扇区地址
//cnt:扇区个数	
//返回值:错误状态;0,正常;其他,错误代码;		 
u8 USBH_UDISK_Read(u8* buf,u32 sector,u32 cnt)
{
	u8 res=1;
	if(HCD_IsDeviceConnected(&USB_OTG_Core)&&AppState==USH_USR_FS_TEST)//连接还存在,且是APP测试状态
	{  		    
		do
		{
			res=USBH_MSC_Read10(&USB_OTG_Core,buf,sector,512*cnt);
			USBH_MSC_HandleBOTXfer(&USB_OTG_Core ,&USB_Host);		      
			if(!HCD_IsDeviceConnected(&USB_OTG_Core))
			{
				res=1;//读写错误
				break;
			};   
		}while(res==USBH_MSC_BUSY);
	}else res=1;		  
	if(res==USBH_MSC_OK)res=0;	
	return res;
}

//写U盘
//buf:写数据缓存区
//sector:扇区地址
//cnt:扇区个数	
//返回值:错误状态;0,正常;其他,错误代码;		 
u8 USBH_UDISK_Write(u8* buf,u32 sector,u32 cnt)
{
	u8 res=1;
	if(HCD_IsDeviceConnected(&USB_OTG_Core)&&AppState==USH_USR_FS_TEST)//连接还存在,且是APP测试状态
	{  		    
		do
		{
			res=USBH_MSC_Write10(&USB_OTG_Core,buf,sector,512*cnt); 
			USBH_MSC_HandleBOTXfer(&USB_OTG_Core ,&USB_Host);		      
			if(!HCD_IsDeviceConnected(&USB_OTG_Core))
			{
				res=1;//读写错误
				break;
			};   
		}while(res==USBH_MSC_BUSY);
	}else res=1;		  
	if(res==USBH_MSC_OK)res=0;	
	return res;
}
cpp 复制代码 
/**
  ******************************************************************************
  * @file    usbh_usr.h
  * @author  MCD Application Team
  * @version V2.1.0
  * @date    19-March-2012
  * @brief   Header file for usbh_usr.c
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * <h2><center>&copy; COPYRIGHT 2012 STMicroelectronics</center></h2>
  *
  * Licensed under MCD-ST Liberty SW License Agreement V2, (the "License");
  * You may not use this file except in compliance with the License.
  * You may obtain a copy of the License at:
  *
  *        http://www.st.com/software_license_agreement_liberty_v2
  *
  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software 
  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS, 
  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
  * See the License for the specific language governing permissions and
  * limitations under the License.
  *
  ******************************************************************************
  */ 

/* Define to prevent recursive inclusion -------------------------------------*/
#ifndef __USH_USR_H__
#define __USH_USR_H__

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "ff.h"
#include "usbh_core.h"
#include "usb_conf.h"
#include <stdio.h>
#include "usbh_msc_core.h"
#include "usb_hcd_int.h"

/** @addtogroup USBH_USER
  * @{
  */

/** @addtogroup USBH_MSC_DEMO_USER_CALLBACKS
  * @{
  */

/** @defgroup USBH_USR
  * @brief This file is the Header file for usbh_usr.c
  * @{
  */ 


/** @defgroup USBH_USR_Exported_Types
  * @{
  */ 


extern  USBH_Usr_cb_TypeDef USR_Callbacks;



/**
  * @}
  */ 



/** @defgroup USBH_USR_Exported_Defines
  * @{
  */ 
/* State Machine for the USBH_USR_ApplicationState */
#define USH_USR_FS_INIT       	0
#define USH_USR_FS_TEST   		1  

 
/**
  * @}
  */ 

/** @defgroup USBH_USR_Exported_Macros
  * @{
  */ 
/**
  * @}
  */ 

/** @defgroup USBH_USR_Exported_Variables
  * @{
  */ 
extern  uint8_t USBH_USR_ApplicationState ;
/**
  * @}
  */ 

/** @defgroup USBH_USR_Exported_FunctionsPrototype
  * @{
  */ 
void USBH_USR_ApplicationSelected(void);
void USBH_USR_Init(void);
void USBH_USR_DeInit(void);
void USBH_USR_DeviceAttached(void);
void USBH_USR_ResetDevice(void);
void USBH_USR_DeviceDisconnected (void);
void USBH_USR_OverCurrentDetected (void);
void USBH_USR_DeviceSpeedDetected(uint8_t DeviceSpeed); 
void USBH_USR_Device_DescAvailable(void *);
void USBH_USR_DeviceAddressAssigned(void);
void USBH_USR_Configuration_DescAvailable(USBH_CfgDesc_TypeDef * cfgDesc,
                                          USBH_InterfaceDesc_TypeDef *itfDesc,
                                          USBH_EpDesc_TypeDef *epDesc);
void USBH_USR_Manufacturer_String(void *);
void USBH_USR_Product_String(void *);
void USBH_USR_SerialNum_String(void *);
void USBH_USR_EnumerationDone(void);
USBH_USR_Status USBH_USR_UserInput(void);
void USBH_USR_DeInit(void);
void USBH_USR_DeviceNotSupported(void);
void USBH_USR_UnrecoveredError(void);
int USBH_USR_MSC_Application(void);


u8 USBH_UDISK_Status(void);
u8 USBH_UDISK_Read(u8* buf,u32 sector,u32 cnt);
u8 USBH_UDISK_Write(u8* buf,u32 sector,u32 cnt);

/**
  * @}
  */ 

#endif /*__USH_USR_H__*/

/**
  * @}
  */ 

/**
  * @}
  */ 

/**
  * @}
  */ 

/************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE****/

编译之后只存在3个错误

（4）修改diski.c文件，添加对U盘的访问

cpp 复制代码 
/*-----------------------------------------------------------------------*/
/* Low level disk I/O module SKELETON for FatFs     (C)ChaN, 2019        */
/*-----------------------------------------------------------------------*/
/* If a working storage control module is available, it should be        */
/* attached to the FatFs via a glue function rather than modifying it.   */
/* This is an example of glue functions to attach various exsisting      */
/* storage control modules to the FatFs module with a defined API.       */
/*-----------------------------------------------------------------------*/

#include "ff.h"			/* Obtains integer types */
#include "diskio.h"		/* Declarations of disk functions */
#include "sdio_sdcard.h"
#include "usbh_usr.h" 

/* Definitions of physical drive number for each drive */

#define DEV_MMC		1	/* Example: Map MMC/SD card to physical drive 0 */
#define DEV_USB		0	/* Example: Map USB MSD to physical drive 1 */
#define DEV_RAM		2	/* Example: Map Ramdisk to physical drive 2 */

/*-----------------------------------------------------------------------*/
/* Get Drive Status                                                      */
/*-----------------------------------------------------------------------*/
DSTATUS disk_status (
	BYTE pdrv		/* Physical drive nmuber to identify the drive */
)
{
	switch (pdrv) 
	{
		case DEV_RAM :
			break;
		case DEV_MMC :
			break;
		case DEV_USB :
			return 0;
	}
	return STA_NOINIT;
}

/*-----------------------------------------------------------------------*/
/* Inidialize a Drive                                                    */
/*-----------------------------------------------------------------------*/

DSTATUS disk_initialize (
	BYTE pdrv				/* Physical drive nmuber to identify the drive */
)
{
	int result;
	switch (pdrv) 
	{
		case DEV_RAM :
			break;
		case DEV_MMC :
			break;
		case DEV_USB :
			if(USBH_UDISK_Status())return 0;	//U盘连接成功,则返回1.否则返回0		  
			break;
	}
	return STA_NOINIT;
}



/*-----------------------------------------------------------------------*/
/* Read Sector(s)                                                        */
/*-----------------------------------------------------------------------*/

DRESULT disk_read (
	BYTE pdrv,		/* Physical drive nmuber to identify the drive */
	BYTE *buff,		/* Data buffer to store read data */
	LBA_t sector,	/* Start sector in LBA */
	UINT count		/* Number of sectors to read */
)
{
	int result;

	switch (pdrv) 
	{
		case DEV_RAM :
			break;
		case DEV_MMC :
			break;
		case DEV_USB :
			result=USBH_UDISK_Read(buff,sector,count);	  
			if(result==0)	return 0;
	}
	return RES_PARERR;
}



/*-----------------------------------------------------------------------*/
/* Write Sector(s)                                                       */
/*-----------------------------------------------------------------------*/

#if FF_FS_READONLY == 0

DRESULT disk_write (
	BYTE pdrv,			/* Physical drive nmuber to identify the drive */
	const BYTE *buff,	/* Data to be written */
	LBA_t sector,		/* Start sector in LBA */
	UINT count			/* Number of sectors to write */
)
{
	int res;

	switch (pdrv) 
	{
		case DEV_RAM :
			break;
		case DEV_MMC :
            break;
		case DEV_USB :
			res=USBH_UDISK_Write((u8*)buff,sector,count); 
			if(res==0)	return 0;
			break;
	}
	return RES_PARERR;
}

#endif


/*-----------------------------------------------------------------------*/
/* Miscellaneous Functions                                               */
/*-----------------------------------------------------------------------*/

DRESULT disk_ioctl (
	BYTE pdrv,		/* Physical drive nmuber (0..) */
	BYTE cmd,		/* Control code */
	void *buff		/* Buffer to send/receive control data */
)
{
	int res=0;

	switch (pdrv) 
	{
		case DEV_RAM :
			break;
		case DEV_MMC :
			break;
		case DEV_USB :
			res=1;
			switch(cmd)
			{
				case CTRL_SYNC:
					res = RES_OK; 
					break;	 
				case GET_SECTOR_SIZE:
					*(WORD*)buff=512;
					res = RES_OK;
					break;	 
				case GET_BLOCK_SIZE:
					*(WORD*)buff=512;
					res = RES_OK;
					break;	 
				case GET_SECTOR_COUNT:
					*(DWORD*)buff=USBH_MSC_Param.MSCapacity;
					res = RES_OK;
					break;
				default:
					res = RES_PARERR;
					break;
			}	
	}
	if(res==1) return 0;
	return RES_PARERR;
}

DWORD get_fattime (void)
{				 
	return 0;
}

（5）修改ffconf.h文件，将_VOLUME的值改成2，以支持2个磁盘（SD卡和U盘）

cpp 复制代码 
#define FF_VOLUMES		2//支持2个磁盘（SD卡和U盘）

（6）修改usb_bsp.c文件

cpp 复制代码 
#include "usb_bsp.h"
#include "sys.h"
#include "delay.h"

//USB主机电源控制口
#define USB_HOST_PWRCTRL 	PAout(15)	//PA15

void USB_OTG_BSP_Init(USB_OTG_CORE_HANDLE *pdev)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

	RCC_AHB1PeriphClockCmd( RCC_AHB1Periph_GPIOA , ENABLE);  
	RCC_AHB2PeriphClockCmd( RCC_AHB2Periph_OTG_FS , ENABLE);  

	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11 | GPIO_Pin_12;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL ;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);  

	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_15;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL ;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);    
  
	USB_HOST_PWRCTRL=1;			//开启USB HOST电源供电
	GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource11,GPIO_AF_OTG_FS);
	GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource12,GPIO_AF_OTG_FS);
}

void USB_OTG_BSP_EnableInterrupt(USB_OTG_CORE_HANDLE *pdev)
{
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; 
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = OTG_FS_IRQn;  
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x00;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority =0x03;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  

}

//USB OTG 中断设置,开启USB FS中断
//pdev:USB OTG内核结构体指针
void USB_OTG_BSP_DisableInterrupt(void)
{ 
}

//USB OTG 端口供电设置(本例程未用到)
//pdev:USB OTG内核结构体指针
//state:0,断电;1,上电
void USB_OTG_BSP_DriveVBUS(USB_OTG_CORE_HANDLE *pdev, uint8_t state)
{ 
}

//USB_OTG 端口供电IO配置(本例程未用到)
//pdev:USB OTG内核结构体指针
void  USB_OTG_BSP_ConfigVBUS(USB_OTG_CORE_HANDLE *pdev)
{ 
} 

//USB_OTG us级延时函数
//本例程采用SYSTEM文件夹的delay.c里面的delay_us函数实现
//官方例程采用的是定时器2来实现的.
//usec:要延时的us数.
void USB_OTG_BSP_uDelay (const uint32_t usec)
{ 
   	delay_us(usec);
}

//USB_OTG ms级延时函数
//本例程采用SYSTEM文件夹的delay.c里面的delay_ms函数实现
//官方例程采用的是定时器2来实现的.
//msec:要延时的ms数.
void USB_OTG_BSP_mDelay (const uint32_t msec)
{  
	delay_ms(msec);
}

4.4 main.c函数

cpp 复制代码 
USBH_HOST  USB_Host;
USB_OTG_CORE_HANDLE  USB_OTG_Core;

FATFS fs[2];

//U盘插入以后，实现用户需要实现的功能
//返回值:0,正常
//       1,有问题
u8 USH_User_App(void)
{ 
	u8 result=0;
	printf("USB设备连接成功\r\n");	 
	result=f_mount(&fs[1],"1:",1); 	//重新挂载U盘
	printf("f_mount %d\r\n",result);
	
	while(HCD_IsDeviceConnected(&USB_OTG_Core))//只要U盘是连接状态，则一直执行while循环
	{	
		
	}
	
  	f_mount(0,"1:",1); 	//卸载U盘
	printf("USB设备连接中\r\n");	 
	return result;
} 
	
main()
{
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2
	delay_init(168);  //初始化延时函数
	uart_init(115200);		//初始化串口波特率为115200
	
	//初始化USB主机
  	USBH_Init(&USB_OTG_Core,USB_OTG_FS_CORE_ID,&USB_Host,&USBH_MSC_cb,&USR_Callbacks);  
	while(1)
	{
		USBH_Process(&USB_OTG_Core, &USB_Host);//用于实现USB主机通信的核心状态机处理，该函数必须被循环调用，而且调用频率越快越好，以便及时处理各种事务
		
	}
}

注意：如果只有一个设备的情况下需要先挂载0磁盘，然后下一个设备挂载1磁盘。因为如果直接挂载1磁盘，他挂载不会报错，但是打开文件时报错，The volume has no work area。

4.5 测试结果

4.6 完整工程代码

链接：https://pan.baidu.com/s/1-zBpkGQRTFZnnn-ZNXB3dg

提取码：生日

五、STM32Cubemx配置USB

下面配置USB为存储设备，单片机对U盘数据进行读写

5.1 配置时钟

5.2 配置USB为全速模式（没有PHY芯片只能配置为全速模式）

5.3 配置USB电源控制引脚，看原理图，然后将该引脚配置为输出，并输出高低电平使USB开启供电

5.4 配置USB_HOST模式

5.5 配置FATFS文件系统

5.6 配置USB时钟，USB时钟必须使48Mhz

5.7 将堆栈设置大一些，防止USB调用malloc申请内存空间时失败进入硬件中断错误。

5.7 生成文件

5.8 加入测试代码

1、 在main.c文件中前面加入如下代码

cpp 复制代码 
/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
extern ApplicationTypeDef Appli_state;
extern USBH_HandleTypeDef hUsbHostFS;
extern char USBHPath[4]; // USBH logical drive path
 
FATFS FatfsUDisk; // File system object for USB disk logical drive
FIL myFile; // File object
 
static void MSC_Application(void)
{
    FRESULT fres; // FatFs function common result code
    uint32_t byteswrite;
    uint8_t str[] = "hello world!";
 
    /* Register the file system object to the FatFs module */
    if( f_mount(&FatfsUDisk, (TCHAR const*)USBHPath, 0) != FR_OK)
    {
        Error_Handler(); //FatFs Initialization Error
    }
    else
    {
        /* Create and Open a new text file object with write access */
        if(f_open(&myFile, "test.txt", FA_CREATE_ALWAYS | FA_WRITE) != FR_OK)
        {
            Error_Handler(); //'STM32.TXT' file Open for write Error
        }
        else
        {
            fres = f_write(&myFile, str, sizeof(str), (void *)&byteswrite);
            if(byteswrite == 0 || (fres != FR_OK))
            {
                Error_Handler();
            }
            else
            {
                f_close(&myFile); //Close the open text file
            }
        }
    }
}
/* USER CODE END 0 */

2、 在main.c文件中 int main(void) 函数中 while(1)内加入如下代码

cpp 复制代码 
while (1)
  {
    MX_USB_HOST_Process();
 
    switch(Appli_state)
    {
        case APPLICATION_READY:
            MSC_Application();
            Appli_state = APPLICATION_DISCONNECT;
            break;
        case APPLICATION_DISCONNECT:
            f_mount(NULL, "", 0);
            break;
        default:
            break;
    }
  }

3、 插上U盘，运行代码一小段时间后，取下U盘，插入电脑看是否有代码中建立的文件及写入文件的内容！有则成功啦！

六、STM32F407实现USB在线升级

USB和文件系统移植成功后，就可以开始主函数的书写

首先主函数里面需要循环调用USBH_Process函数，它的作用是：用于实现USB主机通信的核心状态机处理，该函数必须被循环调用，而且调用频率越快越好，以便及时处理各种事务

其次，当设备检测到USB的插入后，会自动跳转到USH_User_App函数，此时我们需要在该函数中加入程序升级的代码，具体思路如下：读.bin文件，然后下载到指令地址，最后跳转到指令地址运行。

最后，总体实现代码如下所示。

cpp 复制代码 
#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "led.h"
#include "key.h"  
#include "sdio_sdcard.h"    
#include "ff.h"  
#include "string.h"
#include "usbh_usr.h" 
#include "flash.h"

//首先对内部Flash空间进行划分，前128K用于存储BootLoader程序，后面的空间用于存储App程序。
#define IAP_SIZE                           ((uint32_t)0x60000)   /* 128Kbytes as IAP size */
#define APPLICATIONADDRESS                 ((uint32_t)0x08060000) /* User start code space */
#define APPLICATIONSIZE                    ((uint32_t)0x080E0000)
#define BUF_SIZE	128

u8 buf[BUF_SIZE+5];

USBH_HOST  USB_Host;
USB_OTG_CORE_HANDLE  USB_OTG_Core;
int writeNewProgram(void);

typedef  void (*pFunction)(void);
pFunction Jump_To_Application;
uint32_t JumpAddress;

//跳转到App程序运行 
void jumpToApp(void)
{
	if ( ( ( * ( __IO uint32_t * ) APPLICATIONADDRESS ) & 0x2FFE0000 ) == 0x20000000 ) //检查栈顶地址是否有数据，FLASH写入成功
	{
		printf("正在跳转运行程序\r\n");
		JumpAddress = *(__IO uint32_t*) (APPLICATIONADDRESS + 4);//用户代码区第二个字为程序开始地址(复位地址)
		Jump_To_Application = (pFunction) JumpAddress;//初始化APP堆栈指针(用户代码区的第一个字用于存放栈顶地址)
		MSR_MSP(*(vu32*)APPLICATIONADDRESS);					//初始化APP堆栈指针(用户代码区的第一个字用于存放栈顶地址)
		
		RCC_AHB2PeriphClockCmd( RCC_AHB2Periph_OTG_FS , DISABLE);  //必须失能USB，不然后续代码会因为USB卡死
		
		Jump_To_Application();
	}
}

//U盘插入以后，实现用户需要实现的功能
//返回值:0,正常
//       1,有问题
u8 USH_User_App(void)
{ 
	u8 result=0;
	printf("USB设备连接成功\r\n");	
	if(!writeNewProgram())
		jumpToApp();
	
	while(HCD_IsDeviceConnected(&USB_OTG_Core))//只要U盘是连接状态，则一直执行while循环
	{	
		
	}
	
	printf("USB设备连接中\r\n");	 
	return result;
} 

int writeNewProgram(void)
{
    FRESULT result;
    FIL fil;
	FATFS fs;
	int isFinish = 0;
	int bytesread;
	char *fileName="LED.bin";
	
	uint32_t startaddress = APPLICATIONADDRESS;
    uint32_t endaddress = APPLICATIONSIZE;
	
    printf("start write new program");
	result=f_mount(&fs,"0:",1); 	//重新挂载U盘
	printf("f_mount %d\r\n",result);
	
    result = f_open(&fil,fileName, FA_READ );//打开程序文件
	printf("f_open %d\r\n",result);
	
    if(result)
    {
        printf("open %s error\r\n",fileName);
		isFinish=1;
    }
    else
    {
        printf("open %s sucess\r\n",fileName);
    }
 
    printf("start program\r\n");
    while( startaddress < endaddress && isFinish == 0)
    {
        result = f_read(&fil, buf,BUF_SIZE, (UINT*)&bytesread);//读取128Bytes数据
        if(result)
        {
            printf("read address  error\r\n");
			isFinish=1;
            break;
        }
        else
        {
            printf("read address sucess ,data is :%d\r\n",bytesread);
        }
		if(STMFLASH_Write(startaddress,(uint32_t *)buf,bytesread/4))
		{
			 printf("STMFLASH_Write err\r\n");
		}
		else
		{
			 printf("STMFLASH_Write OK\r\n");
		}
		
		startaddress += bytesread;
		
        if( bytesread < BUF_SIZE )//如果读取数据长度错误或者读取完毕
        {
            break;
        }
		
    }
	
    result = f_close(&fil);
    if(result)
    {
        printf("close %s error:%d\r\n",fileName,result);
    }
    else
    {
        printf("close %s sucess\r\n",fileName);
    }
    printf("end write program\r\n");
	result=f_mount(NULL,"0:",0); 
    return isFinish;
}

int main(void)
{        
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2
	delay_init(168);  //初始化延时函数
	uart_init(115200);		//初始化串口波特率为115200
	
	//初始化USB主机
  	USBH_Init(&USB_OTG_Core,USB_OTG_FS_CORE_ID,&USB_Host,&USBH_MSC_cb,&USR_Callbacks);  
	while(1)
	{
		USBH_Process(&USB_OTG_Core, &USB_Host);//用于实现USB主机通信的核心状态机处理，该函数必须被循环调用，而且调用频率越快越好，以便及时处理各种事务
	
	}
}

链接：https://pan.baidu.com/s/18uUT0wrLKnioZBnBwAgD6w

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七、STM32 USB DEVICE 复位后 无法识别

现象是，如果USB一直处于插着状态，软件复位后，无法识别USB插入，那么就在USB初始化前强制USB时钟复位，就相当于告诉电脑断开链接。

cpp 复制代码 
void USB_Disconnected(void) {
    __HAL_RCC_USB_FORCE_RESET();
    HAL_Delay(200);
    __HAL_RCC_USB_RELEASE_RESET();
 
    GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
 
    GPIO_Initure.Pin = GPIO_PIN_11 | GPIO_PIN_12;
    GPIO_Initure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_Initure.Pull = GPIO_PULLDOWN;
    GPIO_Initure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_Initure);
 
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_11, GPIO_PIN_RESET);
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_12, GPIO_PIN_RESET);
    HAL_Delay(300);
}
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