2020年11月04日 | STM32 USB NAND Flash模拟U盘无法格式化问题的解决

前几天，一直在寻找NAND Flash模拟U盘程序无法格式化的问题。在中秋月圆之夜，还苦逼地在实验室调代码，也许是杭州大圆月的原因，今晚感觉整人特别亢奋，效率也特别高，灵感也多。终于，在不懈的努力下，找到代码中的害群之马，把无法格式的问题解决掉了。下面就来说说。

这几天一直在想问题出在哪里，不知道自己的代码跟官方的例程对照了多少次，把不一样的地方全都改了一遍，最终未果。今晚思路特别清晰，于是在想到格式化实际上就是向存储器写数据而已，而设计到写数据部分的代码就只在mass_mal.c、memory.c以及存储器的驱动文件。于是反复检查这几个文件，终于发现一点端倪了，问题出在memroy.c这个文件里。

memory.c这个文件只有两个函数：Re ad_Memory()和Write_Memory()。先贴下代码吧：

void Read_Memory(uint8_t lun, uint32_t Memory_Offset, uint32_t Transfer_Length)

{

  static uint32_t Offset, Length;

  if (TransferState == TXFR_IDLE )

  {

    Offset = Memory_Offset * Mass_Block_Size[lun];

    Length = Transfer_Length * Mass_Block_Size[lun];

    TransferState = TXFR_ONGOING;

  }

  if (TransferState == TXFR_ONGOING )

  {

    if (!Block_Read_count)

    {

      MAL_Read(lun ,

               Offset ,

               Data_Buffer,

               Mass_Block_Size[lun]);

      USB_SIL_Write(EP1_IN, (uint8_t *)Data_Buffer, BULK_MAX_PACKET_SIZE);

      Block_Read_count = Mass_Block_Size[lun] - BULK_MAX_PACKET_SIZE;

      Block_offset = BULK_MAX_PACKET_SIZE;

    }

    else

    {

      USB_SIL_Write(EP1_IN, (uint8_t *)Data_Buffer + Block_offset, BULK_MAX_PACKET_SIZE);

      Block_Read_count -= BULK_MAX_PACKET_SIZE;

      Block_offset += BULK_MAX_PACKET_SIZE;

    }

    SetEPTxCount(ENDP1, BULK_MAX_PACKET_SIZE);

#ifndef USE_STM3210C_EVAL

    SetEPTxStatus(ENDP1, EP_TX_VALID);

#endif    

    Offset += BULK_MAX_PACKET_SIZE;

    Length -= BULK_MAX_PACKET_SIZE;

    CSW.dDataResidue -= BULK_MAX_PACKET_SIZE;

    Led_RW_ON();

  }

  if (Length == 0)

  {

    Block_Read_count = 0;

    Block_offset = 0;

    Offset = 0;

    Bot_State = BOT_DATA_IN_LAST;

    TransferState = TXFR_IDLE;

    Led_RW_OFF();

  }

}

void Write_Memory (uint8_t lun, uint32_t Memory_Offset, uint32_t Transfer_Length)

{

  static uint32_t W_Offset, W_Length;

  uint32_t temp =  Counter + 64;

  if (TransferState == TXFR_IDLE )

  {

    W_Offset = Memory_Offset * Mass_Block_Size[lun];

    W_Length = Transfer_Length * Mass_Block_Size[lun];

    TransferState = TXFR_ONGOING;

  }

  if (TransferState == TXFR_ONGOING )

  {

    for (Idx = 0 ; Counter < temp; Counter++)

    {

      *((uint8_t *)Data_Buffer + Counter) = Bulk_Data_Buff[Idx++];

    }

    W_Offset += Data_Len;

    W_Length -= Data_Len;

    if (!(W_Length % Mass_Block_Size[lun]))

    {

      Counter = 0;

      MAL_Write(lun ,

                W_Offset - Mass_Block_Size[lun],

                Data_Buffer,

                Mass_Block_Size[lun]);

    }

    CSW.dDataResidue -= Data_Len;

  #ifndef STM32F10X_CL

    SetEPRxStatus(ENDP2, EP_RX_VALID); /* enable the next transaction*/   

  #endif /* STM32F10X_CL */

    Led_RW_ON();

  }

  if ((W_Length == 0) || (Bot_State == BOT_CSW_Send))

  {

    Counter = 0;

    Set_CSW (CSW_CMD_PASSED, SEND_CSW_ENABLE);

    TransferState = TXFR_IDLE;

    Led_RW_OFF();

  }

}

在我的工程（ 我的工程使用NAND的驱动代码是网上流行的圈圈写的驱动） ：

我们讲下数据的传递过程，以读为例子：

1、 如果是读的话会调用 Mass_Storage_In()函数

2、接着Mass_Storage_In会调用SCSI_Write10_Cmd()函数

void SCSI_Read10_Cmd(uint8_t lun , uint32_t LBA , uint32_t BlockNbr)；

3、SCSI_Read10_Cmd则会调用  Read_Memory(lun, LBA , BlockNbr) ;

void Read_Memory(uint8_t lun, uint32_t Memory_Offset, uint32_t Transfer_Length)；

4、Read_Memory调用MAL_Read (lun , Offset , Data_Buffer, Mass_Block_Size[lun]);

5、 MAL_Read还会调用FlashReadOneSector()函数，该函数里又有一句：

uint32 FlashReadOneSector(uint32 Addr, uint8  *pBuf, uint32 Remain)

看看 FlashReadOneSector()这个函数：

uint32 FlashReadOneSector(uint32 Addr, uint8  *pBuf, uint32 Remain)

{

 uint32 i;

 if(Addr>FLASH_MAX_SECTOR_ADDR)return 1; //如果地址超出范围，则返回失败代码1，越界

 Addr=FlashAddrRemap(Addr); //重新影射地址

 if((Addr&(~(FLASH_PAGE_SIZE-1)))

    !=(FlashCurrentReadSectorAddr&(~(FLASH_PAGE_SIZE-1)))) //如果跨page

 {

  //如果跨页的，则写读数据命令

  FlashWriteCommand(0x00);

  FlashWriteAddr4Byte(Addr);

  FlashWriteCommand(0x30);

  FlashWait(); //等待数据读回

 }

 else

 {

  //如果没有跨页，则可以直接读

  FlashWriteCommand(0x05);

  FlashWriteAddr2Byte(Addr);

  FlashWriteCommand(0xE0);

  FlashWait(); //等待数据读回

 }

 for(i=0;i {

   pBuf[i]=FlashReadDataByte();  //读一字节数据

 }

 FlashCurrentReadSectorAddr=Addr; //保存当前操作的地址

 if(Remain==0) //如果不会接着读，那么就设置当前读过的地址为无效值

 {

  FlashCurrentReadSectorAddr=~0;

 }

 return 0;

}

MAL_Read (lun , Offset , Data_Buffer, Mass_Block_Size[lun] );将 Mass_Block_Size[lun]作为 第三个参数传递给 FlashReadOneSector()，这个函数第三个参数是Remain，在这个代码中 Remain只有在程序最后 if(Remain==0)出现过，而我们调用是传递 Mass_Block_Size[lun]这是个常数，永远不会满足 if(Remain==0)这个条件，也就是说程序会一直读不会停止。

对于写函数也一样：Write_Memory()会调用MAL_Write(lun ,W_Offset - Mass_Block_Size[lun],Data_Buffer, Mass_Block_Size[lun] ), MAL_Write()调用 FlashWriteOneSector()，这个函数的代码如下：

uint32 FlashWriteOneSector(uint32 Addr, uint8 * pBuf, uint32 Remain)

{

 uint32 i;

 uint32 SwapPageAddr;

// printf("Addr = 0x%xrn",Addr);

// printf("Remain = 0x%xrn",Remain);

 if(Addr>FLASH_MAX_SECTOR_ADDR)return 1; //如果地址超出范围，则返回失败代码1，越界

 Addr=FlashAddrRemap(Addr); //重新影射地址

 if((Addr&(~(FLASH_PAGE_SIZE-1)))!=(FlashCurrentWriteSectorAddr&(~(FLASH_PAGE_SIZE-1)))) //如果跨page

 {

//  printf("跨页rn");

  if(FlashNeedWriteBack) //如果前面写了数据，则需要将当前读出的page写回

  {

   if(FlashWritePage()&0x01) //写入失败

   {

    Addr=FlashDealBadBlock(Addr-FLASH_PAGE_SIZE,3)+FLASH_PAGE_SIZE;  //坏块处理

   }

  }

  if((Addr&(~(FLASH_BLOCK_SIZE-1)))!=(FlashCurrentWriteSectorAddr&(~(FLASH_BLOCK_SIZE-1))))  //如果跨block，则需要擦除新的块，

  {

   //在擦除之前，要先将原来的块复制到交换区，并且将该块前面部分数据写回

   //该函数除了将整块数据复制到交换区以外，并且还将擦除掉原来的块，然后将前面部分复制回原来的块

//   printf("跨块rn");

   Addr=FlashCopyBlockToSwap(Addr);

  }

  //从交换区中读出对应的一页

  FlashWriteCommand(0x00);

  FlashWriteAddr4Byte(FlashGetCurrentSwapBlock()+(Addr&(FLASH_BLOCK_SIZE-1)));

  FlashWriteCommand(0x35);

  FlashWait();

  //随机写

  FlashWriteCommand(0x85);

  FlashWriteAddr4Byte(Addr); //写4字节地址

  for(i=0;i  {

   FlashWriteDataByte(pBuf[i]);

  }

  FlashNeedWriteBack=1; //需要写回

 }

 else  //没有超过一页地址，则直接写数据

 {

  //随机写

//  printf("直接写rn");

  FlashWriteCommand(0x85);

  FlashWriteAddr2Byte(Addr);

  for(i=0;i  {

   FlashWriteDataByte(pBuf[i]);

  }

  FlashNeedWriteBack=1; //需要写回

 }

 FlashCurrentWriteSectorAddr=Addr; //保存本次地址 

 if(Remain==0) //剩余扇区数为0，不会再写了，需要写回

 {

  if(FlashNeedWriteBack) //如果前面写了数据，则需要将当前读出的page写回

  {

   if(FlashWritePage()&0x01) //写入失败

   {

    Addr=FlashDealBadBlock(Addr,3);  //坏块处理

   }

  }

  //计算剩余页数

  Remain=(((Addr+FLASH_BLOCK_SIZE)&(~(FLASH_BLOCK_SIZE-1)))-(Addr&(~(FLASH_PAGE_SIZE-1))))/FLASH_PAGE_SIZE-1;

  //计算在交换块中的起始页地址

  SwapPageAddr=FlashGetCurrentSwapBlock()+(Addr&(FLASH_BLOCK_SIZE-1));

  for(i=0;i  {

   Addr+=FLASH_PAGE_SIZE;   //从下一页开始写

   SwapPageAddr+=FLASH_PAGE_SIZE;   

   if(0x01==(FlashCopyPage(SwapPageAddr,Addr)&0x01)) //如果复制失败

   {

    Addr=FlashDealBadBlock(Addr,2);  //处理坏块

   }

  }

  FlashNeedWriteBack=0; //清除需要写回标志

  FlashCurrentWriteSectorAddr=~0;

 }

 return 0;

}

MAL_Write ( lun ,W_Offset - Mass_Block_Size[lun],Data_Buffer, Mass_Block_Size[lun] );将 Mass_Block_Size[lun]作为 第三个参数传递给 FlashWriteOneSector()，这个函数第三个参数是Remain，在这个代码中 Remain只有在程序最后 if(Remain==0)出现过，而我们调用是传递 Mass_Block_Size[lun]这是个常数，永远不会满足 if(Remain==0)这个条件，也就是说程序会一直写不会停止。

以上两个原因，会导致NAND模拟出来的U盘无法格式化。

所以，如果大家也是用该驱动的话，需要如下修改工程：

把memory.c中上面贴出的代码红色部分改为：

MAL_Read(lun , Offset , Data_Buffer, Length/512-1);

MAL_Write(lun , W_Offset - Mass_Block_Size[lun],  Data_Buffer,  W_Length);

如上修改就可以解决掉无法格式化的问题。

最后顺便提下，我使用的NAND的128M的，格式化2~3秒就可以格完；如果使用的SD卡，我用的是8G的，测试了下要格式化要花3分20秒左右，真是漫长。