如何制作一个读取U盘文件系统的工程

1 前言

本文介绍基于CubeMx如何创建一个读取U盘的工程,并通过FAT32文件系统创建和读取文件。

2 创建工程

读取U盘的程序在实际项目中经常会用到，这里我们基于STM3240G-EVAL评估板来示例如何创建一个读取U盘的程序。

在这个示例中，我们将通过一个按键来触发文件的读写。

2.1 硬件介绍

在正式创建工程之前，我们首先非常必要了解STM3240G-EVAL评估板相关的电路设计。
STM3240G-EVAL使用25M外部HSE，USB相关电路如下：

图1 USB电路

如上图所示，MCU通过PH5管脚来控制外部U盘的VBUS，低电平为使能。
按键相关电路如下：

图2 按键相关电路

2.2 创建CubeMx工程

STM3240G-EVAL评估板使用的是STM32F407IGH6，因此创建对应的CubeMx工程，在pingout页面中使能USB_OTG_FS外设，并设置为Host_Only：

图3 USB_OTG_FS设置为主机模式

并见PH5设置为GPIO_Output模式，用作使能VBUS。同时将PH15设置为外部中断，检测下降沿。

图4 pinout分布

时钟树方面外部25M HSE，主频设置为168M，USB时钟48M，如下所示：

图5 时钟树设置

在配置方面，HAL层GPIO基本没有什么特殊，记得外部中断使用检测下降沿，这个是使用在按键中：

图6 按键检测外部中断

在NVIC中，一定要将USB的中断优先级高于按键中断，否则U盘不能正常读取。这里USB中断优先级设置为1，而外部中断15设置为5，如下图所示：

图7 中断优先级配置

同时为USB选上MSC类，且勾上使用USB disk FAT文件系统：

图8 USB MSC类和FAT文件系统

中间件配置方面，其实可以使用默认，不过我们还是修改部分参数。
在文件系统配置方面：

图9 文件系统参数配置

我们只是简单地将其配置成支持中文，并支持长文件名。
最后，将栈和堆的空间大小都设置为2K：

图10 堆栈大小设置

OK，接下来就可以生成工程了。

2.3 代码修改

在生成的代码中，首先我们对main函数进行修改，在main函数中我们需要做的工作主要有以下几件：

完成系统初始化
使能VBUS
当检测到插入U盘时挂载文件系统
当检测到U盘拔出时，卸载文件系统
于是main函数如下所示：

int main(void)
{/* USER CODE BEGIN 1 */
static ApplicationTypeDef pre_state = APPLICATION_IDLE;FATFS fs;/* USER CODE END 1 *//* MCU Configuration----------------------------------------------------------*//* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */HAL_Init();/* Configure the system clock */SystemClock_Config();/* Initialize all configured peripherals */MX_GPIO_Init();MX_FATFS_Init();MX_USB_HOST_Init();/* USER CODE BEGIN 2 */
HAL_GPIO_WritePin(GPIOH, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET);//enable usb VBUS/* USER CODE END 2 *//* Infinite loop *//* USER CODE BEGIN WHILE */while (1){/* USER CODE END WHILE */MX_USB_HOST_Process();/* USER CODE BEGIN 3 */if (pre_state != Appli_state){switch(Appli_state){case APPLICATION_DISCONNECT: //USB flash disk remove/* Register the file system object to the FatFs module */if(f_mount(NULL, "", 0) != FR_OK){USBH_UsrLog("ERROR : Cannot exit FatFs! \n");}break;case APPLICATION_READY:   //USB flash disk plugin/* Open or create a log file and ready to append */if(f_mount(&fs, "", 0) != FR_OK){break;}break;default:break;}}pre_state = Appli_state;}/* USER CODE END 3 */}

如上代码，程序通过拉低PH5管脚来使能VBUS。使用使用一个静态的局部变量pre_state来记录之前的U盘拔插状态，用以跟踪U盘的连接状态，当U盘插入时，立即挂载文件系统。当检测到U盘拔出时则卸载文件系统。

接下来看按键中断处理，这里，我们在按键中断中分别做3次测试，写文件测试，和文件扫描测试 :

void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{static uint8_t step =0;if(USBH_MSC_IsReady(&hUsbHostFS)){switch(step ++){case 0:writefile_test(); //写文件测试break;case 1:readfile_test();    //读文件测试break;case 2:Explore_Disk("0:/", 1); //文件扫描测试break;default:break;}if(step >2){step =0;}}else{USBH_UsrLog("USB Device is not ready.\n");}
}

文件扫面测试，写问津测试，读文件测试：

FRESULT Explore_Disk(char *path, uint8_t recu_level)
{FRESULT res = FR_OK;FILINFO fno;DIR dir;char *fn;char tmp[14];uint8_t line_idx = 0;#if _USE_LFNstatic char lfn[_MAX_LFN + 1];   /* Buffer to store the LFN */fno.lfname = lfn;fno.lfsize = sizeof lfn;
#endifres = f_opendir(&dir, path);if(res == FR_OK){while(USBH_MSC_IsReady(&hUsbHostFS)){res = f_readdir(&dir, &fno);if(res != FR_OK || fno.fname[0] == 0){break;}if(fno.fname[0] == '.'){continue;}#if _USE_LFNfn = *fno.lfname ? fno.lfname : fno.fname;
#elsefn = fno.fname;
#endifstrcpy(tmp, fn);line_idx++;if(line_idx > 9){line_idx = 0;}if(recu_level == 1){USBH_UsrLog("   |__");}else if(recu_level == 2){USBH_UsrLog("   |   |__");}if((fno.fattrib & AM_MASK) == AM_DIR){strcat(tmp, "\n");USBH_UsrLog((void *)tmp);Explore_Disk(fn, 2);}else{strcat(tmp, "\n");USBH_UsrLog((void *)tmp);}if(((fno.fattrib & AM_MASK) == AM_DIR)&&(recu_level == 2)){Explore_Disk(fn, 2);}}f_closedir(&dir);}return res;
}
void writefile_test(void)
{FIL fil;FRESULT fr;/* Opens an existing file. If not exist, creates a new file. */fr = f_open(&fil, "0:/mytest.txt", FA_READ | FA_WRITE | FA_CREATE_ALWAYS);if (fr != FR_OK){return;}f_printf(&fil, "%s\n", "[USB]write txt OK!0123456789");/* Close the file */f_close(&fil);
}
void readfile_test(void)
{FIL fil;FRESULT fr;uint8_t buff[20];UINT off = 0;/* Opens an existing file. If not exist, creates a new file. */fr = f_open(&fil, "0:/mytest.txt", FA_READ);if (fr != FR_OK){return;}f_read(&fil, buff, 16, &off);buff[16] = 0;/* Close the file */f_close(&fil);
}

最后将U盘去下来插入到windows查看，可以正常考到测试文件mytest.txt文件，这证明结果是OK的。

3 结论

按键的中断EXIT15的优先级一定不能过于USB的中断优先级，否则代码运行到操作文件的时候回卡死！
通过CubeMx工具将一个比较复杂的读取文件系统工程大大简化的。

示例代码：http://download.csdn.net/detail/flydream0/9717879