【NUCLEO-L496ZG评测】STM32CubeMX+内部RAM模拟U盘 USB DEVICE MSC的实现

moyanming2013

【NUCLEO-L496ZG评测】STM32CubeMX 内部RAM模拟U盘 USB DEVICE MSC实现的详细步骤及程.pdf (2.66 MB, 下载次数: 950)

2017-5-7 23:31 上传

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非常感谢STM32社区（https://www.stmcu.org.cn/）和STM32官网（http://www.stmcu.com.cn/）！

本文需要首先完成《【NUCLEO-L496ZG评测】ST-LINK驱动+STM32CubeMX+MDK-ARM开发环境搭建及调试简单程序》中的内容。

1.    STM32CubeMX配置

新建一个工程：

在“MCUSelector”标签中选择“STM32L496ZGTx”：

“SYS”选择“Trace Asynchronous Sw”调试器：

说明：如果不选择调试器，有时候MX生成的代码会把调试端口关闭，这里为了确保工程的完整性需要把调试器选进来，另外选进来调试器也不会占用额外的程序代码。如果关闭了调试端口的功能，下次烧录程序时就需要使用IAP的方式而不能使用SWD的方式烧录了。

本开发板中，主MCU外接了一个外部的低速晶振（LSE），频率为32.768。如下图示：

基本上来说，针对每个开发板上的MCU，都需要至少连接一个低速的外部晶振，该晶振满足低时钟、低功耗，但是它也只能提供部分的系统时钟来源。要想完成诸如USB设备和主机的使能，往往需要外部接一个高速晶振来使得USB可以得到一个48MHz的时钟。在有些场景下，额外的高速晶振提高了成本和PCB面积占用，更重要的是使能的高速晶振还是耗电大户，但又不得不开启它。L496内部有一个特殊的时钟源MSI，该时钟不需要高速晶振就可以灵活配置以满足各类时钟需要，包含系统时钟和USB时钟等。但可想而知MSI的精度比不上外部高速晶振。但如果系统有外部低速晶振，要想使得MSI时钟有更高的精度，启用该LSE时钟，MCU硬件会自动根据LSE矫正MSI的精度，使得MSI可以满足更高精度的USB时钟源，此时就可以无需外接HSE晶振了。

“RCC”中选择“Low Speed Clock(LSE)->Crystal/Ceramic Resonator”：

后面在配置时会看到MSI自动矫正自动使能了，不选择LSE则矫正不会使能。

“USBOTG FS”中选择“Device_Only”：

先添加PG8和PG7为“LPUART1”，然后在“LPUART1”中的“mode”选择“Asynchronous”。

说明：如果新建工程时通过“Board Selector”选项选择的话，STM32CubeMX会自动添加一些配置以符合选择的Board的硬件布局，但截至目前（STM32CubeMX v4.20.1）该硬件布局给出的是错误的，包括与ST-LINK连接的串口号等。所以建议从MCU Selector开始一个STM32CubeMX工程，并手动配置各个部分，这也是针对自己PCB硬件时应该用的方法。

添加中间件：选择“USB_DEVICE->Mass Storage Host Class”：

点击“Clock Configuration”标签，选择“Yes”，让STM32CubeMX自动调整下时钟，如果不符合还可以自己手动调：

确保时钟配置如下所示：

选择“Configuration”选项卡，可以在RCC中看到MSI时钟精度自动矫正已经使能了，如果不添加LSE，此处是不能使能的：

选择“LPUART1”，调整波特率为115200和8Bits字长：

其它都保持默认即可。

点击齿轮按钮（或Project->Settings菜单），调整工程选项，注意一定要增加堆和栈的大小，否则在加载USB设备时可能出现错误。

说明：如果使用其它的IDE，则只需要修改Toolchain/IDE为目标IDE即可。

在“CodeGenerator”中选择“Generate peripheral initialization as apair of ‘.c/.h’ files per”，可以使得外设分别有自己的头文件和源文件，点击“OK”按钮：

STM32CubeMX会自动开始生成工程（如果没有开始生成则再次点击齿轮按钮即可），生成完成后，如果完成了MDK-ARM的安装或其它IDE的安装，点击“Open Project”即可自动开启MDK-ARM工程：

2.    调试USB2.0 FS Device MSC工程

需要自己添加部分代码，才能够完成USB Device MSC的RAM模拟U盘功能。STM32CubeMX基于HAL库生成了程序的框架，在该框架中我们只需要完成部分功能函数即可。在USB Device MSC程序中，为了能够让电脑发现通过MCU的RAM模拟的U盘，我们需要补充完成“usbd_storage_if.c”中的几个函数。这里给出最重要的读和写的函数说明，其它的具体见附件示例代码。

static int8_tSTORAGE_Read_FS (uint8_t lun, uint8_t *buf, uint32_t blk_addr,

uint16_t blk_len);

STORAGE_Read_FS是读函数，它完成读RAM空间的功能，使得电脑在打开、格式化、读等任务时可以及时的返回数据给电脑。lun是分区号，我们只用1个分区，这里lun会是0；buf是要填充的区域，只需要根据分区号、扇区号和块数量来填充buf即可；blk_addr是扇区号，它的值形如0、1、2、3、4、5、6等，是告诉我们第几个扇区，而不是具体的地址值，需要注意不要看字面意思；blk_len是要读取的块数量，不是块的大小，需要注意这个不友好的字面意思。块的大小由STORAGE_BLK_SIZ提供，一般是512、1024、4096等值。具体实现如下图：

说明：g_ramBuf是声明的一个大容量数组，既用它来模拟U盘。

static int8_tSTORAGE_Write_FS (uint8_t lun, uint8_t *buf, uint32_t blk_addr,

uint16_t blk_len);

STORAGE_Write_FS的参数和STORAGE_Read_FS的参数意思基本一致，只是STORAGE_Write_FS函数的参数buf含有要写入RAM的数据。具体实现如下图：

编译程序并启动调试，把g_ramBuf添加到Memory窗口，以便查看数据。点击运行，此时系统发现磁盘，并提示格式化，选择“格式化磁盘”，系统可以正确的完成格式化，我们可以看到g_ramBuf经过格式化后的前512字节的内容和格式化后的U盘如下图：

g_ramBuf中的前512字节是FAT文件格式的扇区结构，具体可以参考相关文档。如果不想每次都让系统提示格式化，那么可以把这512字节作为字符串存入g_ramBuf的前512的位置即可。

调试时需要通过2个micro USB分别接入CN1和CN14，CN1用来调试，CN14用来和电脑连接实现RAM模拟U盘的功能。如下图示：

3.    总结

本文详细介绍了如何使用STM32CubeMX新建一个USB Device MSC工程，同时，给出了如何提高MSI的精度，使得不需要额外高速晶振即可实现USB Device的操作。

还实现了通过MCU内部的RAM模拟出一个U盘，如果把512字节的分区结构字符串事先存入，那么就可以不用每次提示格式化。后续通过该工程的延续，可以实现U盘升级固件的功能。该U盘升级固件不同于mbed方式的U盘固件升级，本方案不需要额外的调试器即可实现。

4.    参考资料

[1].  【NUCLEO-L496ZG评测】STM32CubeMX+无晶振高精度USB2.0 FS OTG详细步骤

https://www.stmcu.org.cn/module/forum/thread-611658-1-1.html

[2].  【NUCLEO-L496ZG评测】ST-LINK驱动+STM32CubeMX+MDK-ARM开发环境搭建

https://www.stmcu.org.cn/module/forum/thread-611614-1-1.html

示例程序仅供参考！
L496USBDEVICE.zip (5.41 MB, 下载次数: 203)

2017-5-8 22:37 上传

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feixiang20

cougar444888

谢谢，学习

g2004-148848

楼主辛苦谢谢分享

jiaolingqi

进来学习了

cqupt1950

谢谢楼主，学习了