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--- icore3_arm_hal_20 [2020/04/17 17:17]
fmj 创建
+++ icore3_arm_hal_20 [2022/03/18 15:08] (当前版本)
sean
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 |  V1.0  |  2020-04-17  |  gingko  |  初次建立  |
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 {{ :icore3:icore3_cube_20_3.png?direct | }}
 . 配置调试引脚
-{{ :icore3:icore3_cube_19_4.png?direct | }}
+{{ :icore3:icore3_cube_20_4.png?direct | }}
 . 将LED对应的3个引脚（PI5，PI6，PI7）设置为GPIO_Output
 {{ :icore3:icore3_cube_20_5.png?direct | }}
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 \\
-===== 实验十九：USB_HID实验——双向数据传输 =====
+===== 实验二十：USBH_MSC实验——读/写U盘（大容量存储器） =====
 ==== 一、 实验目的与意义 ====
+  - 了解STM32 USB HOST结构。
+  - 了解STM32 USB HOST特征。
+  - 掌握STM32 HAL库中USBH_MSC的配置方法。
+  - 掌握USBH_MSC 使用方法。
+  - 掌握Keil MDK集成开发环境使用方法。
-  - 了解STM32 USB SLAVE结构。
-  - 了解STM32 USB SLAVE特征。
-  - 掌握USB SLAVE HID的使用方法。
-  - 掌握STM32 HAL库中USB_HID属性的配置方法
-  - 掌握KEIL MDK 集成开发环境使用方法。
 ==== 二、 实验设备及平台 ====
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   - 装有WIN XP（及更高版本）系统的计算机。
 ==== 三、 实验原理 ====
-=== 1、USB_HID设备简介 ===
+=== 1、USBH_MSC及USB大容量存储设备 ===
-  * USB HID是Human Interface Device的缩写，由其名称可以了解HID设备是直接与人交互的设备，例如键盘、鼠标与游戏杆等。不过HID设备并不一定要有人机接口，只要符合HID类别规范的设备都是HID设备。
+  * MSC是一种计算机和移动设备之间的传输协议，它允许一个通用串行总线（USB）设备来访问主机的计算设备，使两者之间进行文件传输。
-  * 交换的数据存储在称为报表(report)的结构内，设备的固件必须支持HID报表的格式。主机在控制与中断传输中传送与要求报表，来传送与接收数据。报表的格式非常有弹性，可以处理任何类别的数据。
+  * USB大容量存储设备类（The USB mass storage device class）是一种计算机和移动设备之间的传输协议，它允许一个通用串行总线（USB）设备来访问主机的计算设备，使两者之间进行文件传输
-  * 设备除了HID接口之外，它可能同时还包含有其他的USB接口。例如影像显示设备可能使用HID接口来做亮度，对比，与更新率的软件控制，而使用传统的影 像接口来传送要显示的数据。USB扩音器可以使用实时传输来播放语音，同时使用HID接口来控制音量，震荡，与低音等。HID接口通常比传统的控制接口来得便宜。
+=== 2、USB_MSC HOST ===
-  * Wndows操作系统最先支持的HID设备。在windows98以及后来的版本中内置有HID设备的驱动程序，应用程序可以直接使用这些驱动程序来与设备通信。
+  * USB MSC设备中的固件（firmware）或者硬件（hardware），必须要实现下面这些功能：
-  * 在设计一个USB接口的计算机外部设备时，如果HID类型的设备可以满足需要，可以将其设计为HID类型设备，这样可以省去比较复杂的USB驱动程序的编写，直接利用Windows操作系统对标准的HID类型USB设备的支持
+    * 检测和响应通用的USB Request和USB总线上的事件。
+    * 检测和响应来自USB设备的关于信息或者动作的USB Mass Storage Request。
+    * 检测和响应，从USB Transfer中获得的SCSI Command。这些业界标准的命令,是用来获得状态信息，控制设备操作，向存储介质块中读取（read block）和写入（write block）数据的。
+    * 另外，设备如果想要向存储介质中，创建/读取/写入，文件/文件夹的话，那么就涉及到文件系统，还要实现对应的文件系统。嵌入式系统中常见的文件系统有FAT16或FAT32。
-=== 2、HID主要能力 ===
+=== 3、USB MSC Device ==
-  * 交换的数据储存在称为报表（Report）的结构内，设备的固件必须支持HID报表的格式。主机通过控制和中断传输中的传送和请求报表来传送和接收数据。报表的格式非常灵活。
+  * 我们所关注的U盘，就是所谓的MSC设备，大容量存储设备。
-  * 每一笔事务可以携带小量或中量的数据。低速设备每一笔事务最大是8B，全速设备每一笔事务最大是64B，高速设备每一笔事务最大是1024B。一个报表可以使用多笔事务。
+  * U盘的功能，就是数据存储。而对应的数据传输，用的是USB中的Bulk Transfer。
-  * 设备可以在未预期的时间传送信息给主机，例如键盘的按键或是鼠标的移动。所以主机会定时轮询设备，以取得最新的数据。
+=== 4、USB MSC相关的协议 ===
-  * HID设备的最大传输速度有限制。主机可以保证低速的中断端点每10ms内最多1笔事务，每一秒最多是800B。保证全速端点每lms一笔事务，每一秒最多是64000B。保证高速端点每125us三笔事务，每一秒最多是24.576MB。
+  * USB MSC Bulk-Only (BBB) Transport
-  * HID设备没有保证的传输速率。如果设备是设置在10ms的时距，事务之间的时间可能等于或小于10ms。除非设备是设置在全速时在每个帧传输数据，或是在高速时在每个微帧传输数据。这是最快的轮询速率，所以端点可以保证有正确的带宽可供使用。
+  * 如上所述，Bulk-only是USB设备端，此处的U盘和USB Host端，即普通PC，之间信息交换的协议。Bulk Only Transport，也被简称为BOT。
-  * HID设备除了传送数据给主机外，它也会从主机接收数据。只要能够符合HID类别规范的设备都可以是HID设备。
+  * USB MSC USB Attached SCSI Protocol (UASP)
-  * 设备除了HID接口之外，它可能同时还包含有其他的USB接口。例如影像显示设备可能使用HID接口来做亮度、对比度的软件控制，而使用传统的影像接口来传送要显示的数据。USB扩音器可以使用实时传输来播放语音，同时使用HID接口来控制音量、低音等。
+  * “Attached”顾名思义，是附在某个上面的，此处即附在SCSI协议的上面的，即SCSI协议的补充部分。
-  * HID类别设备的规范文件主要是以下两份：
+  * UASP规范，定义了关于如何在USB 2.0和USB 3.0中，UAS的传输标准是如何实现的，并且给出了一些范例和一些推荐的做法。
-    * Device Class Definition for Human interface Devices
+{{ :icore3:icore3_arm_hal_20_1.png?direct |}}
-    * HID Usabe Tables
+  * 如上图，我们U盘实现的功能，主要就是数据的读写，而Device和Host之间的数据通信，主要有两种：
-=== 3、实现原理 ==
+    * CBI：主要用于Floppy设备，所以新的设备，都很少用此协议
-{{ :icore3:icore3_arm_hal_19_1.png?direct |}}
+    * BOT：Bulk-Only Transport，也称BBB（Bulk/Bulk/Bulk），而对于BOT/BBB来说，对其提高USB总线利用率，提高了USB速度后，就是对应的UASP协议，故此处称UASP为BOT的增强版的协议。
-{{ :icore3:icore3_arm_hal_19_2.png?direct |}}
+=== 5、USBH_MSC实验介绍 ===
+  * 硬件框架图：
-  * iCore3中使用的STM32F407IGTx芯片带有USB高速物理层，通过外接USB3300设备芯片实现USB_HID设备物理层搭建。
+{{ :icore3:icore3_arm_hal_20_2.png?direct&600 |}}
-  * USB HID设备无需驱动程序，Windows系统自带HID类的驱动程序。通过移植ST官方提供的代码来实现iCore3的USB_HID双向数据传输，点击测试软件的灯控按钮来控制iCore3上的LED灯的亮灭，实现上位机向下位机传输数据并解析相应命令。按下iCore3的ARM-KEY按钮，测试软件显示ARM-KEY的状态，实现了下位机向上位机的数据传输。
+  * USBH_MSC实验是用STM32F407的USB接口实现iCore3作为主机对U盘（即USB大容量存储器）实现读／写操作并通过串口打印到电脑上并显示的实验。
+  * 实验内容：
+    * 通过cube MX库提供的代码来实现STM32对U盘或者读卡器等大容量USB存储设备的读写操作，本实验是向存储设备中新建一个名为test.txt的文件，并向文件中写入数据，待写入成功后，读出文件的内容，并通过终端显示出来。
 ==== 四、 实验程序 ====
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 int main(void)
 {
-  /* USER CODE BEGIN 1 */
-  int i;
-  unsigned char buffer[64];
-  unsigned char send_buffer[64];
-  static int counter;
-  RTC_DateTypeDef sDate;
-  RTC_TimeTypeDef sTime;
-  /* USER CODE END 1 */
   HAL_Init();
   SystemClock_Config();
-  /* Initialize all configured peripherals */
   MX_GPIO_Init();
-  MX_RTC_Init();
+  MX_UART4_Init();
-  MX_USB_DEVICE_Init();
+  MX_FATFS_Init();
-  /* USER CODE BEGIN WHILE */
+  MX_USB_HOST_Init();
+  uart4.printf("\x0c");
+  uart4.printf("\033[1;32;40m");
+  uart4.printf("\r\nHello, I am iCore3.\r\n");
   while (1)
   {
-    /* USER CODE END WHILE */
+    MX_USB_HOST_Process();
-        if(systick.second_flag == 1){
+    LED_RED_ON;
-            systick.second_flag = 0;
-            if(hUsbDeviceHS.dev_state == USBD_STATE_CONFIGURED){
-                if(counter ++ % 2){
-                    HAL_RTC_GetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BIN);
-                    HAL_RTC_GetDate(&hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BIN);
-                    memset(send_buffer,0,64);
-                    sprintf((char *)send_buffer,"time:%02d:%02d:%02d  %02d-%02d-%02d",sTime.Hours,sTime.Minutes,sTime.Seconds,sDate.Year,sDate.Month,sDate.Date);
-                    USBD_HID_SendReport(&hUsbDeviceHS,send_buffer,64);
-                }else{
-                    memset(send_buffer,0,64);
-                    if(ARM_KEY_STATE == KEY_DOWN)
-                        sprintf((char *)send_buffer,"key:KEY PRESS");
-                    else
-                        sprintf((char *)send_buffer,"key:");
-                    USBD_HID_SendReport(&hUsbDeviceHS,send_buffer,64);
-                }
-            }
-        }
-        //接收命令处理
-        if(usb_receive_flag == 1){
-            usb_receive_flag = 0;
-            memcpy(buffer,usb_receive_buffer,usb_receive_counter);
-            memset(usb_receive_buffer,0,usb_receive_counter);
-            for(i = 0;i < 64;i++){
-                buffer[i] = tolower(buffer[i]);
-            }
-            command_process(buffer);
-        }
   }
 }
 </code>
-  * 在主函数的while循环中通过定时器，定时向主机发送时间数据。再通过USB处理函数对主机发送过来的数据进行接收处理，并送入处理函数进行处理，实现相应的功能。
+  * 对于USB主机，需要调用一个重要函数MX_USB_HOST_Process，该函数用于实现USB主机通信的核心状态机处理，该函数必须在主函数里面，被循环调用，而且调用频率得比较快才行（越快越好），以便及时处理各种事务。注意，MX_USB_HOST_Process函数仅在U盘识别阶段，需要频繁反复调用，但是当U盘被识别后，剩下的操作（U盘读写），都可以由USB中断处理。
-=== 2. 时钟函数 ===
+=== 2. 用户处理函数 ===
 <code c>
-void HAL_SYSTICK_Callback(void)
+static void USBH_UserProcess  (USBH_HandleTypeDef *phost, uint8_t id)
 {
-    //中断时间1ms，
+    int i,j;
-static int counter = 0;
+    static FRESULT res;
+    unsigned char write_buffer[512];
-    if((counter ++ % 250) == 0){
+    unsigned char read_buffer[512];
-        systick.second_flag = 1;
+    unsigned int counter;
+  switch(id)
+  {
+  case HOST_USER_SELECT_CONFIGURATION:
+  break;
+  case HOST_USER_DISCONNECTION:
+  Appli_state = APPLICATION_DISCONNECT;
+  break;
+  case HOST_USER_CLASS_ACTIVE:
+//f_mount
+    res = f_mount(&fatfs,"0:",1);
+    if(res != RES_OK){
+        USBH_UsrLog("\r\nf_mount error!");
+        return;
+    }else{
+        USBH_UsrLog("\r\nf_mount successful!");
+    }
+    //f_open
+    for(i = 0; i < 512 ; i ++)write_buffer[i] = i % 256;
+    res = f_open(&file,"0:/test.txt",FA_READ | FA_WRITE | FA_OPEN_ALWAYS);
+    if(res != RES_OK){
+        USBH_UsrLog("f_open error!");
+        return;
+    }else{
+        USBH_UsrLog("f_open successful!");
     }
-}
+    //f_lseek
+    res = f_lseek(&file,0);
-</code>
+    if(res != RES_OK){
-  * 通过时钟函数计时，定时向主机发送数据
+        USBH_UsrLog("f_lseek error!");
-=== 3. usb驱动文件修改 ===
+        return;
-  * 因为hal库中的驱动没有对hid设备接收函数的处理，需要修改usbd_hid.c文件。主要是添加USBD_HID_DataOut函数，增加对从主机发送的数据接收功能。
+    }else{
-<code c>
+        USBH_UsrLog("f_lseek successful!");
-static uint8_t  USBD_HID_DataOut (USBD_HandleTypeDef *pdev,
-                              uint8_t epnum)
-{
-    if(epnum == HID_EPOUT_ADDR){
-        usb_receive_counter = USBD_GetRxCount(pdev,epnum);
-        if(pdev->dev_state == USBD_STATE_CONFIGURED){
-            usb_receive_flag = 1;
-  USBD_LL_PrepareReceive(pdev,HID_EPOUT_ADDR,usb_receive_buffer,HID_EPOUT_SIZE);
-        }
     }
-  return USBD_OK;
+    //f_write
-}
+    res = f_write(&file,write_buffer,512,&counter);
+    if(res != RES_OK || counter != 512){
+        USBH_UsrLog("f_write error!");
+        return;
+    }else{
+        USBH_UsrLog("f_write successful!");
+    } //f_lseek
+    res = f_lseek(&file,0);
+    if(res != RES_OK){
+        USBH_UsrLog("f_lseek error!");
+        return;
+    }else{
+        USBH_UsrLog("f_lseek successful!");
+    }
+//f_read
+    res = f_read(&file,read_buffer,512,&counter);
+    if(res != RES_OK || counter != 512){
+return;
+  }else{
+        USBH_UsrLog("f_read successful!");
+    }
+    f_close(&file);
+    USBH_UsrLog("read data:");
+    for(i = 0;i < 32;i++){
+        for(j = 0; j < 16; j ++)
+            USBH_UsrLog("%02X ",read_buffer[i*16+j]);
+    }
+    memset(read_buffer,0,sizeof(read_buffer));
+  break;
+  case HOST_USER_CONNECTION:
+  Appli_state = APPLICATION_START;
+  break;
+  default:
+  break;
+  }
+}
 </code>
-  * 修改USBD_HID_Init函数，增加USBD_LL_OpenEP函数语句与USBD_LL_PrepareReceive函数语句，保证相应功能的初始化。
+=== 3. 打印函数 ===
+  * USBH自带打印输出，但是需要向串口4打印输出，需要修改相应的打印输出参数。在打印调试输出之前需要打开USBH_DEBUG。打开方式参照iCore3_CubeMX教程二十_USBH_MSC或在usbh_conf.h中将宏定义USBH_DEBUG_LEVEL改为
 <code c>
-/* Open Ep Out */
+  #define USBH_DEBUG_LEVEL      1U
-    USBD_LL_OpenEP(pdev, HID_EPOUT_ADDR, USBD_EP_TYPE_INTR, HID_EPOUT_SIZE);
-    /* Prepare Out endpoint to receive next packet */
-    USBD_LL_PrepareReceive(pdev, HID_EPOUT_ADDR, usb_receive_buffer, HID_EPOUT_SIZE);
 </code>
-  * 在usbd_hid.h中添加对EPOUT参数地址与大小的定义
+  * 打开USBH_DEBUG后，需将打印信息输出到串口4，即将打印信息修改为
 <code c>
-#define HID_EPOUT_ADDR                              0x01
+#if (USBH_DEBUG_LEVEL > 0U)
-#define HID_EPOUT_SIZE                              0x40
+#define  USBH_UsrLog(...)   uart4.printf(__VA_ARGS__);\
-</code>
+                            uart4.printf("\r\n");
-  * 利用上位机hid.exe与iCore3通讯，HID设备的描述符需要进行修改，以便可以与上位机软件进行通讯。主要是对usbd_desc.c 设备描述符与usbd_hid.c配置描述符进行修改。这些描述符决定了HID设备的类型与定义，上位机需要根据这些描述符发出相应的指令控制。直接将程序中的usbd_hid.c文件替换为例程文件的usbd_hid.c。在usbd_desc.c中需要修改USBD_HS_DeviceDesc中的相应描述配置，将宏定义中的一些参数进行修改，即可实现hid描述符的修改。
+#else
-<code c>
+#define USBH_UsrLog(...) do {} while (0)
-#define USBD_VID     0x483
+#endif
-#define USBD_LANGID_STRING     1033
-#define USBD_MANUFACTURER_STRING     "Gingko"
+#if (USBH_DEBUG_LEVEL > 1U)
-#define USBD_PID_HS     0x5720
-#define USBD_PRODUCT_STRING_HS     "iCore3 in HS mode"
+#define  USBH_ErrLog(...) do { \
-#define USBD_SERIALNUMBER_STRING_HS     "00000000001A"
+                            uart4.printf("ERROR: ") ; \
-#define USBD_CONFIGURATION_STRING_HS     "HID Config"
+                            uart4.printf(__VA_ARGS__); \
-#define USBD_INTERFACE_STRING_HS     "HID Interface"
+#define USBH_ErrLog(...) do {} while (0)
-#define USB_SIZ_BOS_DESC            0x0C
+#endif
+#if (USBH_DEBUG_LEVEL > 2U)
+#define  USBH_DbgLog(...)   do { \
+                            uart4.printf("DEBUG : ") ; \
+                            uart4.printf(__VA_ARGS__); \
+                            uart4.printf("\r\n"); \
+} while (0)
+#else
 </code>
+  * 即可正常向串口4打印调试信息。
 ==== 五、 实验步骤 ====
   - 把仿真器与iCore3的SWD调试口相连（直接相连或者通过转接器相连）；
-  - 把跳线帽插在USBOTG；
+  - 将跳线帽插在USB_UART；
-  - 把iCore3（USB_OTG）通过Micro　USB线与计算机相连，为iCore3供电；
+  - 把iCore3（USB_UART）通过Micro USB线与计算机相连，为iCore3供电；
-  - 打开Keil　MDK开发环境，并打开本实验工程；
+  - 把USB_OTG通过Micor USB线与U盘或者读卡器相连，向此存储设备写入文件；
-  - 烧写程序到iCore3；
+  - 打开Keil MDK 开发环境，并打开本实验工程；
-  - 也可以进入Debug模式，单步运行或设置断点验证程序逻辑；
+  - 打开PuTTY串口中断（注：PuTTY使用方法见附录）；
-  - 打开usb_hid.exe进行验证。
+  - 烧写程序到iCore3上；
+  - 也可以进入Debug 模式，单步运行或设置断点验证程序逻辑。
 ==== 六、 实验现象 ====
-  * 点击测试软件的LED控制按钮，iCore3上的LED灯的颜色状态将发生变化，点击校准时间，将用电脑系统的时间校准iCore3的内部RTC，按下iCore3上的ARM-KEY,按键状态栏将显示按键的状态（如下图所示）。
+  * 打开串口终端可以显示操作过程，操作完成后可以通过电脑查看U盘是否操作成功，成功后U盘内新建一个test.txt文件。
-{{ :icore3:icore3_arm_hal_19_3.png?direct |}}
+{{ :icore3:icore3_arm_hal_20_3.png?direct |}}
+**附录：**
+**PuTTY使用方法：**
+  * 1、iCore3供电后，打开计算机——属性——设备管理器——端口，查看iCore3所占用的COM口；
+{{ :icore3:icore3_arm_hal_20_4.png?direct |}}
+  * 2、打开PuTTY；
+{{ :icore3:icore3_arm_hal_20_5.png?direct |}}
+  * 3、烧写程序验证

用户工具

站点工具

差别

页面工具