2019年07月29日 | STM32 之四 标准外设版 USB 驱动 + MSC(Host) + Fatfs 移植

写在前面

现在，网上关于STM32的USB的文章数不胜数。写这篇文章仅仅是对于自我学习的一个记录。主要是对实际学习中遇到的一些棘手问题做个备忘录。使用的芯片为STM32F407VG 。

目前，ST的USB驱动有两套，一套是早期的独立版USB驱动，官方培训文档中称为Legacy library，最新版为2.2.0；一套为针对其Cube系列的驱动，根据芯片不同可能有区别，具体见对应芯片的Cube驱动包，官方培训文档中称为Cube library。 本文使用的为Legacy libraryUSB驱动。更详细的请参考博文STM32 之 USB IP（USB模块） 详解。

HAL库 + Legacy library USB库两个混用

目前，Fatfs 驱动最新版为R0.13a 。

本文多出自于ST的官方文档，读者也可以直接去ST官网查阅相关文档。

本文主要涉及USB Host（全速）+ MSC + Fatfs的移植。其他移植后续用到再说。

关于独立版USB驱动库的详解见 http://blog.csdn.net/zcshoucsdn/article/details/78936456

USB驱动部分

源码移植

  源码的移植相对来说比较简单，使用时，根据需要复制相关的文件即可。需要注意的是，整理一下源码的结构。这个在上一篇博文中已经由说明了。具体见下图：

  在移植其他部分的时候与之类似，只需要替换成对应部分的源码文件即可。

源码中的 USB OTG部分是所有其他模块的驱动程序。

usbh_msc_fatfs.c为ST提供的FatFs的diskio.c的具体实现文件。在使用了该文件后，用户不必再自行实现FafFs的diskio.c了。

###源码配置

  整个USB驱动用于灵活的配置选项，且通过一个配置文件的形式给出。这样，使用者可以尽量少的修改的驱动源代码。这些配置文件均为用户级别的文件，通常来说置于用户代码目录下。如下如所示：

  作为用户级文件，通常所有的用户代码均在以上文件做修改即可，只有少数特殊处理会设计到驱动程序源码的修改。在配置好后，一般来说，所有修改均在usbh_usr.h/.c中。

usb_config.h

  usb_config.h是USB OTG 底层驱动的配置文件。在USB OTG的源代码中，ST提供了usb_conf_template.h。使用者只需要复制该文件到自己的代码目录下，修改即可。具体配置见下文的注释部分：

/**  ******************************************************************************

  * @file    usb_conf.h

  * @author  

  * @version V2.2.0

  * @date    2017.12.27

  * @brief   USB的底层驱动配置

 ******************************************************************************

  * @attention

  *

  *

© COPYRIGHT 2017 ST

  *

  * 

 ******************************************************************************

  */

/* Define to prevent recursive inclusion -------------------------------------*/

#ifndef __USB_CONF__H__

#define __USB_CONF__H__

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/

#include "stm32f4xx.h" /* 这里需要包含自己使用的ST的库的头文件 */

/** @addtogroup USB_OTG_DRIVER

  * @{

  */

/** @defgroup USB_CONF

  * @brief USB 底层驱动配置文件

  * @{

  */ 

/** @defgroup USB_CONF_Exported_Defines

  * @{

  */ 

/* USB Core and PHY interface 配置.

   Tip: To avoid modifying these defines each time you need to change the USB configuration, you can declare the needed define in your toolchain compiler preprocessor.

   */

/**** 配置文件包含了Full Speed 和 High Speed 两种速率的配置，使用时，从两者选择其一即可。****/

/****************** USB OTG FS PHY 配置 *******************************

*   USB OTG FS Core 支持 one on-chip Full Speed PHY。通常，ST芯片内部已经集成了该PHY。

*  

*  当使用了FS core时，宏USE_EMBEDDED_PHY 需要在编译器中定义.

*  

*******************************************************************************/

#ifndef USE_USB_OTG_FS

#define USE_USB_OTG_FS /* 使用 FS， 与下面的 HS 只能选一个。目前，终端只支持FS */

#endif /* USE_USB_OTG_FS */

#ifdef USE_USB_OTG_FS 

#define USB_OTG_FS_CORE

#endif

/****************** USB OTG HS PHY 配置 *******************************

*  USB OTG HS Core 支持 两种 PHY 接口:

*   (i)  使用外部高速PHY的ULPI 接口:  USB HS Core 工作在高速模式下

*   (ii) 片内Full Speed PHY: USB HS Core 工作在全速模式下

*  通过下面两个宏，选择使用哪种PHY:

*   (i)  USE_ULPI_PHY: if the USB OTG HS Core is to be used in High speed mode 

*   (ii) USE_EMBEDDED_PHY: if the USB OTG HS Core is to be used in Full speed mode

*

*  Notes: 

*   - The USE_ULPI_PHY symbol is defined in the project compiler preprocessor as default PHY when HS core is used.

*   - On STM322xG-EVAL and STM324xG-EVAL boards, only configuration(i) is available.

*     Configuration (ii) need a different hardware, for more details refer to your  STM32 device datasheet.

*******************************************************************************/

#ifndef USE_USB_OTG_HS

//#define USE_USB_OTG_HS

#endif /* USE_USB_OTG_HS */

#ifndef USE_ULPI_PHY

//#define USE_ULPI_PHY

#endif /* USE_ULPI_PHY */

#ifndef USE_EMBEDDED_PHY

//#define USE_EMBEDDED_PHY

#endif /* USE_EMBEDDED_PHY */

#ifdef USE_USB_OTG_HS 

#define USB_OTG_HS_CORE

#endif

/*******************************************************************************

*                      FIFO Size Configuration in Device mode

*  

*  (i) Receive data FIFO size = RAM for setup packets + 

*                   OUT endpoint control information +

*                   data OUT packets + miscellaneous

*      Space = ONE 32-bits words

*     --> RAM for setup packets = 10 spaces

*        (n is the nbr of CTRL EPs the device core supports) 

*     --> OUT EP CTRL info      = 1 space

*        (one space for status information written to the FIFO along with each 

*        received packet)

*     --> data OUT packets      = (Largest Packet Size / 4) + 1 spaces 

*        (MINIMUM to receive packets)

*     --> OR data OUT packets  = at least 2*(Largest Packet Size / 4) + 1 spaces 

*        (if high-bandwidth EP is enabled or multiple isochronous EPs)

*     --> miscellaneous = 1 space per OUT EP

*        (one space for transfer complete status information also pushed to the 

*        FIFO with each endpoint's last packet)

*

*  (ii)MINIMUM RAM space required for each IN EP Tx FIFO = MAX packet size for 

*       that particular IN EP. More space allocated in the IN EP Tx FIFO results

*       in a better performance on the USB and can hide latencies on the AHB.

*

*  (iii) TXn min size = 16 words. (n  : Transmit FIFO index)

*   (iv) When a TxFIFO is not used, the Configuration should be as follows: 

*       case 1 :  n > m    and Txn is not used    (n,m  : Transmit FIFO indexes)

*       --> Txm can use the space allocated for Txn.

*       case2  :  n < m    and Txn is not used    (n,m  : Transmit FIFO indexes)

*       --> Txn should be configured with the minimum space of 16 words

*  (v) The FIFO is used optimally when used TxFIFOs are allocated in the top 

*       of the FIFO.Ex: use EP1 and EP2 as IN instead of EP1 and EP3 as IN ones.

*******************************************************************************/

/*******************************************************************************

*                     FIFO Size Configuration in Host mode

*  

*  (i) Receive data FIFO size = (Largest Packet Size / 4) + 1 or 

*                             2x (Largest Packet Size / 4) + 1,  If a 

*                             high-bandwidth channel or multiple isochronous 

*                             channels are enabled

*

*  (ii) For the host nonperiodic Transmit FIFO is the largest maximum packet size 

*      for all supported nonperiodic OUT channels. Typically, a space 

*      corresponding to two Largest Packet Size is recommended.

*

*  (iii) The minimum amount of RAM required for Host periodic Transmit FIFO is 

*        the largest maximum packet size for all supported periodic OUT channels.

*        If there is at least one High Bandwidth Isochronous OUT endpoint, 

*        then the space must be at least two times the maximum packet size for 

*        that channel.

*******************************************************************************/

/****************** USB OTG HS CONFIGURATION **********************************/

/* 以下暂不使用 */

#ifdef USB_OTG_HS_CORE

#define RX_FIFO_HS_SIZE                          512    /* 设置高速内核的接收FIFO大小。*/

/* 设置设备端点的发送FIFO大小（高速），其中0~3是要使用的端点的索引。*/

#define TX0_FIFO_HS_SIZE                         512

#define TX1_FIFO_HS_SIZE                         512

#define TX2_FIFO_HS_SIZE                          0

#define TX3_FIFO_HS_SIZE                          0

#define TX4_FIFO_HS_SIZE                          0

#define TX5_FIFO_HS_SIZE                          0

#define TXH_NP_HS_FIFOSIZ                         96    /* 设置主机模式（高速）的非周期性发送FIFO大小。 */

#define TXH_P_HS_FIFOSIZ                          96    /* 设置主机模式（高速）的周期性发送FIFO大小。*/

// #define USB_OTG_HS_LOW_PWR_MGMT_SUPPORT     /* 实现高速核心（USB核心时钟门控等）的低功耗管理。 */

// #define USB_OTG_HS_SOF_OUTPUT_ENABLED

// #define USB_OTG_INTERNAL_VBUS_ENABLED

#define USB_OTG_EXTERNAL_VBUS_ENABLED

#ifdef USE_ULPI_PHY

#define USB_OTG_ULPI_PHY_ENABLED    /* 启用高速内核的ULPI PHY。 */

#endif

#ifdef USE_EMBEDDED_PHY

#define USB_OTG_EMBEDDED_PHY_ENABLED    /* 为高速内核启用嵌入式FS PHY。 */

#endif

#define USB_OTG_HS_INTERNAL_DMA_ENABLED    /* 启用高速内核的内部DMA功能。 */

#define USB_OTG_HS_DEDICATED_EP1_ENABLED    /* 在高速内核中为器件模式启用专用的端点1功能。 */