基于RT-Thread的W25Q128虚拟U盘和文件系统如何实现自由切换呢

需求：将W25Q128部分空间搭载文件系统，并虚拟成U盘可通过USB连接至电脑实现文件拷贝

硬件：STM32F103ZET6 + W25Q128

说明：默认W25Q128已调通，可搭载文件系统

RT-Thread：W25Q128虚拟U盘并搭载文件系统

RT-Thread：STM32F407虚拟U盘，无法识别拔出问题解决方案

1、W25Q128分区

使用fal组件给spi flash 分区（如何分区见fal介绍），分区表如下，调试时usb_disk暂分4M空间

注：每个分区的起始地址需要是1024的整数倍

2、在env中使能USB

使用menuconfig打开配置环境

3、开启大容量存储设备

保存配置后，更新、编译工程，会发现工程多了usb相关文件，如下图：

4、开启USB时钟

这一步注意一点USB时钟必须为48MHZ，使用STM32CubeMX配置

经过测试，事实上，上面两图中的USB以及USB DEVICE配置根本没用到，只需要配置好USB的时钟

5、工程修改

我这取消了函数stm_usbd_register()的自启动，把它放在了main函数里测试，

stm_usbd_register启动usbd线程大概流程如下：

编译工程无误后下载，运行程序得到如下所示：

可见usb_disk分区已被创建成Block Device且当前未被占用

连接USB后，再次list_device，如下所示，发现usb_disk分区被USB占用

且电脑成功识别到U盘，可在内创建文件

6、如何解除USB占用？

和电脑断开连接后，发现USB并未解除占用

分析中断函数发现

这里需要调用函数HAL_PCD_DisconnectCallback(hpcd)，阅读代码发现该函数中已实现具体功能，流程如下图示：

注：第三步截图有误

最终会调用函数_function_disable(ufunction_t func)来解除占用

因此可以在解除占用后将文件系统挂载到usb_disk分区，如下图所示：

注：我的工程中将elm挂载到usb_disk分区的根目录，系统启动时手动调用函数 int rt_spi_w25q128_init(void);

//w25q128初始化

int rt_spi_w25q128_init(void)

{

struct fal_blk_device *blk_dev;

struct statfs elm_stat;

//step1：给spi2总线上注册0号从设备，片选PB12

rt_hw_spi_device_attach(SPI_BUS_NAME, W25Q_SPI_DEVICE_NAME, GPIOB, GPIO_PIN_12);

//step2：将W25Q128挂载到spi2总线上，设备名spi20

if (rt_sfud_flash_probe(W25Q_FLASH_NAME,"spi20"))

{

    rt_kprintf("[D/w25q128]rt sfud flash probe success!
");        

}

else

{

    rt_kprintf("[E/w25q128]rt sfud flash probe failed!
");

    return RT_ERROR;

}

//step3：验证spi驱动以及W25Q128驱动是否正常

if (rt_device_find("W25Q128") != RT_NULL)

{

    rt_kprintf("[D/w25q128]W25Q128 successfully mounted to bus spi2 
");

}

else

{

    rt_kprintf("[E/w25q128]find W25Q128 failed!
");

    goto NEXT_STEP;

}

//step4：flash抽象层初始化，分区管理

fal_init();    

//step5：创建块设备usb_disk

blk_dev = (struct fal_blk_device *)fal_blk_device_create(USB_DISK_DEV_NAME);

FLASH_MOUNT:

//挂载elm到usb_disk分区根目录 "/"

if(dfs_mount(USB_DISK_DEV_NAME, "/", "elm", 0, 0) == 0)//挂载elm文件系统到根目录

{

    rt_kprintf("[D/w25q128]elm fs mount to '/' success.
");

}

else

{

    rt_kprintf("[E/w25q128]elm fs mount to '/' failed!
");

    //首次挂载文件系统需要将usb_disk分区格式化elm文件系统

    if(dfs_mkfs("elm", USB_DISK_DEV_NAME) == 0)

        rt_kprintf("[D/w25q128]make elm fs success.
");

    goto FLASH_MOUNT;

}

//获取文件系统信息

if(statfs("/", &elm_stat) == 0)

    rt_kprintf("[D/w25q128]elm fs block size: %d, total blocks: %d, free blocks: %d.
", elm_stat.f_bsize, elm_stat.f_blocks, elm_stat.f_bfree);

NEXT_STEP:

return RT_EOK;

}

为了方便操作，将文件系统挂载和卸载再次封装了一下

//usb_disk分区挂载文件系统

void usb_disk_mount(void)

{

if(rt_device_find("usb_disk") != RT_NULL) 

{

    FLASH_MOUNT:

    /* mount elmfat file system to usb_disk */

    if(dfs_mount("usb_disk", "/", "elm", 0, 0) == 0)//挂载文件系统到根目录

    {

        rt_kprintf("[D/w25q128]elmfs mount to usb_disk '/' success.
");

    }

    else

    {

        rt_kprintf("[E/w25q128]elmfs mount to usb_disk '/' failed!
");

        /* make a elmfat format filesystem */

        if(dfs_mkfs("elm", "usb_disk") == 0)//将usb_disk分区格式化elm文件系统

        {

            rt_kprintf("[D/w25q128]make elmfs success.
");

        }

        goto FLASH_MOUNT;

    }

}

}

//usb_disk分区卸载文件系统

void usb_disk_unmount(void)

{

if(rt_device_find("usb_disk") != RT_NULL) 

{

    /*卸载文件系统*/

    if(dfs_unmount("/") == 0)

    {

        rt_kprintf("[D/w25q128]elmfs unmount success!
");

    } 

    else 

    {

        rt_kprintf("[E/w25q128]elmfs unmount failed!
");

    }

}

}

7、如何解除文件系统占用？

连接到电脑后，应立即卸载文件系统，再使能U盘功能。调用过程如下:

到此即实现了U盘和文件系统的自由切换

原作者：Panyh220213