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（..\MDK\ARM\Examples\ST\STM32F10xUSBLib\Demos\Mass_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:\Keil3.80A\ARM\
Examples\ST\STM32F10xUSBLib\Demos\Mass_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USB\LIB下面的代码和USB\CONFIG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|=110)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！！