嵌入式stm32使用CubeMx制作一个SD卡作为存储空间的U盘

STM32

1 前言

本文总结如何使用CubeMx制作一个U盘。

2 了解硬件平台

由于本文将基于STM3240G-EVAL平台，主要用到USB外设和SDIO外设，所以我们主要是看这两部分外围电路。

USB外围电路：

图1 USB外围电路
我们这里USB将作为从设备，因此，只需要关注上图中的下面部分电路即可。

SDIO外围电路:

图2 SDIO外围电路
由上图可知，通过PH13管脚的状态可以得知SD卡的拔插状态。

另外，STM3240G-EVAL评估板使用的是25M外部晶振：

图3 使用25M外部晶振
这样，知道这些，我们就可以开始制作CubeMx工程了。
3 制作CubeMx工程

首先我们只做一个USB MSC工程，先不急着使用SDIO外设。
使用CubeMx创建一个STM32F407IHx工程：
Pinout:
RCC->Crystal/Ceramic Resonator
SYS->Serial Wire
USB_OTG_FS->Mode:Device_Only
USB_DEVICE->Class For FS IP:Mass Storage Class

Clock Configuration:

图4 时钟树设置
Configuration:
先不做任何设置，USB使用默认设置即可。

Project Settings:
堆栈设置：

图5 堆栈设置
生成代码后编译，运行后将USB连接到PC机，PC电脑能够识别到这个U盘，但不能打开它。

图6 目前还不能打开这个假U盘
由于目前只是实现了USB通讯，但是数据还不能写入或从平台读出，因此还只是一个假的U盘，下面我们将通过SD卡来实现数据的存储。

我们回到CubeMx上，在pinout中为系统增加SDIO外设:
Pinout:
SDIO->Mode:SD 4bits Wide bus
并增加PH13管脚来检测SD卡是否存在，当然设置为输入模式：

图7 PH13管脚用来检测SD是否存在
时钟树保持不变，接下来在配置页面进行参数配置：
在GPIO设置：

图8 GPIO配置
PH13配置为上拉输入模式，这里为其设了一个标签SD_DETECT。
接着为SDIO的读写各自增加DMA，以此增加读写速度：

图9 SDIO使用DMA传输
最后在NVIC中为使用到的中断分配中断优先级：

图10 中断优先级设置
这里的中断优先级设置很关键，顺序设置错了会出现问题，这里有限级必须保持SDIO global interrup >SDIO DMA > USB ,数字越小，优先级越高，数字刚好倒过来，如上图，5<6<7.

就这样再次重新生成代码。

4 代码修改

在正式对代码修改前，我们现将一个源码文件bsp_driver_sd.c及其头文件加入工程，此文件是之前一片文章)，也是由CubeMx自动生成的代码文件，可能是因为本工程并没有使用到文件系统，且CubeMx并不知道USB MSC与SDIO有明确关联，所以并没有生成SD卡对应的bsp驱动源码，因此，我们挪用下之前的源码。如下图：

图11 工程源码文件
如上图，除了新增的bsp_driver_sd.c源文件，我们主要是针对u***d_storage_if.c这个USB device MSC与系统的接口文件:
初始化代码 :
int8_t STORAGE_Init_FS (uint8_t lun){ /* USER CODE BEGIN 2 */ BSP_SD_Init(); return (USBD_OK); /* USER CODE END 2 */ }

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接口初始化，主要是对SD卡的初始化，调用bsp_driver_sd.c的初始化函数BSP_SD_Init来实现。

读U盘代码:

int8_t STORAGE_Read_FS (uint8_t lun, uint8_t *buf, uint32_t blk_addr, uint16_t blk_len){ /* USER CODE BEGIN 6 */ int8_t ret = -1; if(BSP_SD_IsDetected() != SD_NOT_PRESENT) { BSP_SD_ReadBlocks_DMA((uint32_t *)buf, blk_addr * STORAGE_BLK_SIZ, STORAGE_BLK_SIZ, blk_len); ret = 0; } return ret; /* USER CODE END 6 */ }

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这里使用SD卡的DMA方式来读取SD内容。

写U盘：

int8_t STORAGE_Write_FS (uint8_t lun, uint8_t *buf, uint32_t blk_addr, uint16_t blk_len){ /* USER CODE BEGIN 7 */ int8_t ret = -1; if(BSP_SD_IsDetected() != SD_NOT_PRESENT) { BSP_SD_WriteBlocks_DMA((uint32_t *)buf, blk_addr * STORAGE_BLK_SIZ, STORAGE_BLK_SIZ, blk_len); ret = 0; } return ret; /* USER CODE END 7 */ }

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同样，这里也是通过SD的DMA方式来写SD卡数据。

获取U盘容量信息：

int8_t STORAGE_GetCapacity_FS (uint8_t lun, uint32_t *block_num, uint16_t *block_size){ /* USER CODE BEGIN 3 */ HAL_SD_CardInfoTypedef info; int8_t ret = -1; if(BSP_SD_IsDetected() != SD_NOT_PRESENT) { BSP_SD_GetCardInfo(&info); *block_num = (info.CardCapacity)/STORAGE_BLK_SIZ - 1; *block_size = STORAGE_BLK_SIZ; ret = 0; } return ret; /* USER CODE END 3 */ }

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如上代码，我们通过SD卡的BSP驱动接口函数BSP_SD_GetCardInfo来获取SD卡信息，并将数据返回。

获取U盘状态：

int8_t STORAGE_IsReady_FS (uint8_t lun){ /* USER CODE BEGIN 4 */ static int8_t prev_status = 0; int8_t ret = -1; if(BSP_SD_IsDetected() != SD_NOT_PRESENT) { if(prev_status < 0) { BSP_SD_Init(); prev_status = 0; } if(BSP_SD_GetStatus() == SD_TRANSFER_OK) { ret = 0; } } else if(prev_status == 0) { prev_status = -1; } return ret; /* USER CODE END 4 */ }