在項目應用中，經常會有對外交換數據的需求。USB接口讀寫U盤無疑是一種頗為方便的選擇。在這一篇中，我們就來討論如何在STM32上實現USB主機讀寫U盤文件的方法。

1、應用概述

??在我們的產品上有這樣一個需求，希望通過大容量的U盤存取數據。我們來分析一下這個需求的具體內容。

??首先在硬件上我們需要有相應的USB端口，這一點在產品設計時就已經考慮并實現，所以硬件方面我們就不再過多的表述。

??其次我們需要為這個USB的硬件接口編寫驅動，就是實現USB端口的底層操作，如IO配置、終端處理等，這是移植的主要工作。

??再者我們需要移植面向大容量存儲的USB Host庫，這也是我們需要做的工作之一。其實USB主機庫本身并不需要我們做什么，但我們要清楚它需要我們提供些什么。

??最后我們還要實現一個應用層操作，它將用于實現我們的讀寫數據的最終目標。在開發過程中這其實是重點工作，但在這篇文章中他不是重點。我們主要是要實現USB主機庫面向大容量存儲設備的移植問題。

2、USB庫的移植

??在這個產品中使用的是STM32F407作為控制單元，所以我們使用STM32的USB主機庫來實現。接下來就看一看STM32的USB主機庫移植問題。我們使用STM32CubeMX來實現USB的相關配置。

??第一步，我們來配置USB的連接端口，我們連接中找到USB_OTG_FS，在右側的選項中選擇Host_Only，如下圖所示：

??然后在Middleware中找到USB_HOST，并在右側“Class for FS IP”中選擇“Mass Storage Host Class”配置為大容量存儲設備。如下圖所示：

??接著在Middleware中找到FATFS，并在右側選中“USB Disk”。下方的參數中，將CODE_PAGE設置為簡體中文。具體如下圖所示：

??最后需要在終端中將USB的全局中斷選中，并設定中斷級別，具體如下圖所示：

??中斷必須打開，中斷級別可以根據需要設置。中斷會監測USB的狀態，所以中斷不打開，USB庫無法工作。完成上述配置后就可以生成源碼了，然后在此基礎上進一步開發。

??對于STM32的USB主機庫的移植有兩個文件是必須要寫的，就是usbh_conf.c和usbh_conf.h文件。這兩個文件文件實現USB的基礎配置，以及庫需要調用的基礎函數。在我們使用STM32CubeMX來配置和建立項目時，usbh_conf.c和usbh_conf.h文件也一并生成好了，不需要我們再去單獨編寫這些平臺相關的函數。

3、應用實現

??因為使用STM32CubeMX來配置和建立項目的緣故，使得USB主機庫的移植非常簡單，但我們還需要編寫應用層的代碼。應用層代碼主要實現兩個方面的內容：一是編寫主機庫需要回調的獲取USB狀態的函數；二是輪詢處理主機庫中的USBH_Process函數以及我們需要處理的工作。

??首先來看應用處理回調函數。這個函數是主機庫所要求的，用于處理與用戶應用相關的操作，這個函數的原型如下：

??void (*pUsrFunc)(USBH_HandleTypeDef *phost, uint8_t id)

??如果我們的操作比較簡單，我們可以在這個函數中直接完成，在測試時比驕傲方便，在復雜一點的應用中不建議這么做。在這里我們實現這個函數如下：

/* USB應用處理回調函數 */
static void USBH_UserProcess (USBH_HandleTypeDef *phost, uint8_t id)
{
  
  switch(id)
  {
  case HOST_USER_SELECT_CONFIGURATION:
?    break;
?    
  case HOST_USER_DISCONNECTION:
?    Appli_state = APPLICATION_DISCONNECT;
?    break;
?    
  case HOST_USER_CLASS_ACTIVE:
?    Appli_state = APPLICATION_READY;
?    break;
?    
  case HOST_USER_CONNECTION:
?    Appli_state = APPLICATION_START;
?    break;
?    
  default:
?    break;
  }
}

??我們還需要輪詢USBH_Process函數并處理我們的應用任務，如讀寫文件操作等。我們在這一函數中，先調用USBH_Process函數，然后根據當前的狀態來決定應處理的工作。在這里，我們希望在USB檢測到U盤準備好后對齊進行讀寫操作，所以我們實現如下：

/* USB通訊數據處理 */
void McUsbDataProcess(void)
{
  /* USB 主機過程：應在主循環中調用，運行主機協議棧 */
  USBH_Process(&hUsbHostFS);
  
  switch(Appli_state)
  {
  case APPLICATION_START:
?    {
?      break;
?    }
  case APPLICATION_READY:
?    {
?      MSC_Application();
?      Appli_state = APPLICATION_IDLE;
?      break;
?    }
  case APPLICATION_DISCONNECT:
?    {
?      break;
?    }
  case APPLICATION_IDLE:
?    {
?      break;
?    }
  default:
?    {
?      break; 
?    }
  }
}

??我們實現USB主機庫的移植，我們嘗試往U盤寫一個名為STM32.txt的文件，經測試是成功的，具體如下圖：

??上圖中，我們創建了一個名為STM32.txt的文本文件，我們進一步像文件中寫入一定的字符。我們寫入一句話，其結果如下：

??至此，我們可以確定我們的USB主機庫移植及大容量存儲設備的操作應該是正確的。

4、小結

??在usbh_conf.c和usbh_conf.h文件的實現中已經將硬件接口對象HCD_HandleTypeDef已經連接到了USB主機對象USBH_HandleTypeDef上，所以在應用層面就需要操作USBH_HandleTypeDef對象了。

??在移植測試過程中，我們發現了一個現象。如果在USB HOST庫完成軟硬件初始化之前就插入U盤，則系統不能完成初始化。等到初始化完成之后插入U盤則操作正常。