一些應用中，涉及到對存儲設備的數(shù)據(jù)訪問，例如USD卡、U盤。具備USB OTG控制器的STM32，可以實現(xiàn)對U盤訪問的支持。本文介紹STM32對于U盤訪問的硬件/軟件實現(xiàn)。介紹如何利用STM32CubeMX，一步一步實現(xiàn)STM32訪問U盤。僅需簡單的幾個步驟， 實現(xiàn)U盤訪問的應用開發(fā)。

MSC類簡介

MSC (Mass Storage Class) 是USB規(guī)范提供的一種USB大容量存儲設備類，允許一個USB接口的設備與USB主機相連接，以便在兩者之間傳輸文件。USB MSC傳輸協(xié)議分為CBI (Control / Bulk / Interrupt) 和 BOT (Bulk-only Transfer)。BOT協(xié)議在不影響功能的情況下省去了對Interrupt端點的需求，被存儲設備廣泛支持。STM32提供的USB庫支持USB MSC BOT協(xié)議。

MSC設備包含很多種，例如U盤、讀卡器、移動硬盤等。STM32通過內(nèi)含的USB OTG控制器（支持主機模式）和USB主機庫，實現(xiàn)對MSC類的支持，進而實現(xiàn)對U盤訪問的支持。本文中不涉及到USB MSC (Mass Storage Class) 的詳細介紹 ，更多MSC類介紹，請參考《USB進階培訓_Part1_USB類的介紹》。

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硬件支持

不同的STM32系列，對USB的支持情況如下。對于STM32F105/107、STM32F2、STM32F4、STM32F7和STM32H7系列，部分型號支持USB OTG，能夠?qū)崿F(xiàn)USB 主機和從機。U盤作為USB MSC設備，需要STM32作為USB MSC主機，實現(xiàn)兩者間的訪問。（注：系列中不是所有型號都支持OTG，以具體型號手冊為準。）

STM32 OTG硬件電路圖如下所示。CN3為USB連接器。

對于STM32 OTG，配置為僅主機模式時，不需使用OTG_ID，可將其引腳用于其他功能。并且在不使用SRP (Session Request Protocol) 和HNP (Host Negotiation Protocol) 時，可不連接VBUS至PA9。電路簡化如下圖。

更多關于STM32 USB硬件設計，請參考《AN4879 USB hardware and PCB guidelines using STM32 MCUs》。

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軟件支持

STM32擁有豐富的軟件資源，推薦如下兩個軟件包：

STM32Cube軟件包（包含USB/OTG庫，支持MSC協(xié)議）

STM32CubeMX輔助開發(fā)工具（輔助開發(fā)自定義板上應用）

上述軟件都是免費對外開發(fā)，可在意法半導體官網(wǎng)www.st.com下載。

U盤訪問實現(xiàn)例

一步一步呈現(xiàn)訪問U盤的STM32開發(fā)過程，實現(xiàn)對U盤的讀寫等操作。在下面的詳解步驟中，會介紹一些主機庫和應用機制的內(nèi)容。如果希望快速開發(fā)，可以直接按照步驟開發(fā)，略過講解性的內(nèi)容。

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前期準備

出于遵循完全一致的實驗步驟考慮，實例基于ST發(fā)布的STM32F469I-DISCO板。除此之外，開發(fā)者也可以根據(jù)自己的目標板的具體情況，參考后面介紹的實例進行配置。

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STM32板

USB線

2 * USB線

Type A ←→ Mini B

Type A ←→ Micro B

STM32CubeMX

Cube軟件包

STM32CubeF4(1)

說明：在安裝STM32CubeMX后，在其“菜單欄\Help\Install New Libraries”中安裝STM32CubeF4.

本文實現(xiàn)例中采用的是V1.21.0

IDE

IAR (EWARM)

除IAR外，CubeMX還支持MDK、TrueStudio和SW4STM32等。

文本實現(xiàn)例中采用IAR v8.30.1

注1：STM32F469I-DISCO板的原理圖、用戶手冊等資源可通過鏈接獲取。

注2：STM32CubeF4可以按照介紹方式獲取，或者直接在官網(wǎng)下載，然后通過STM32CubeMX從本地導入軟件包功能完成導入。

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應用實現(xiàn)

一、開發(fā)流程

結(jié)合STM32CubeMX的軟件開發(fā)流程如下圖。

二、開發(fā)步驟詳解

接下來一步一步呈現(xiàn)實現(xiàn)過程。

1.打開STM32CubeMX，點擊File\New Project，選擇STM32F469NI（STM32F469I-DISCO板上微控制器型號）。

2.外設和中間件的選擇。首先結(jié)合STM32F469I-DISCO板的原理圖，了解功能實現(xiàn)必備的接口的使用情況，如下表所示。

注1. 在不考慮SRP和HNP時，訪問U盤，只需要STM32的USB OTG的USB數(shù)據(jù)正負線即可。

根據(jù)硬件情況，選擇調(diào)試接口、外部時鐘、USB OTG FS和USB中間件，如下圖所示。

在引腳分布圖，PB2引腳上單擊鼠標左鍵，選擇‘GPIO_Output’，如下圖所示。

3. 配置時鐘，使USB時鐘為48MHz，如下圖。其中，步驟2中外部高速晶振值要和硬件上匹配。由于USB時鐘精度要求高，STM32F469內(nèi)部時鐘無法達到要求，必須選用外部高速時鐘，如步驟3所示。對于HCLK（處理器時鐘，步驟6配置），根據(jù)性能需要進行設置，或者簡單的設置為最大值。

4. USB和關聯(lián)的引腳配置。主要對VBUS使能引腳進行配置及關聯(lián)。

在USB_HOST界面，配置Drive_VBUS_FS關聯(lián)引腳為PB2（與硬件連接對應）。VBUS電源開關器件為STMPS2151STR，高電平使能。所以配置如下，在初始化后為低電平（圖中步驟7~10）。其他保持默認。

5.設置工程，如下圖所示（點擊菜單欄\Project\Settings打開）。選擇對應的IDE和希望基于的STM32Cube軟件包位置。實例簡單，堆棧占用小，堆棧配置保持默認即可。除EWARM外，STM32CubeMX還支持MDK-ARM、TrueStudio、SW4STM32等。

6. 點擊菜單欄\Project\Generate Code生成工程。

工程生成后，會出現(xiàn)提示框，點擊"Open Project"打開工程。工程架構和文件結(jié)構如下圖（右側(cè)為USB主機應用架構）。生成工程包含全部層的實現(xiàn)，開發(fā)者在生成工程的基礎上，可直接調(diào)用寫讀等API，實現(xiàn)對U盤的訪問。

注： USB主機庫和各文件功能介紹，請參考《UM1720 STM32Cube USB host library》。

7. 添加U盤訪問實現(xiàn)。

STM32CubeMX生成的工程，調(diào)用STM32Cube USB主機庫。在庫中，軟核將USB事件傳輸至用戶層，并執(zhí)行回調(diào)用戶函數(shù)。方便在用戶層的回調(diào)函數(shù)中添加應用實現(xiàn)。用戶回調(diào)事件如下表。

USB軟核狀態(tài)機如下圖所示。

在HOST_CLASS狀態(tài)中，軟核會通知應用類初始化完成。對U盤的訪問，應放置在應用層接收到類初始化完成事件后，即HOST_USER_CLASS_ACTIVE事件后，否則無法正常工作。

在工程中添加/修改對U盤的寫讀訪問操作和相關源碼，如下表所示。

注1：省略號為了表示還有其他沒有改動部分的源碼，不用添加進源碼中。展現(xiàn)的源碼為了更好的表現(xiàn)出對應工程中位置，包含一些生成工程時原有的源碼。

注2：MX_DriverVbusFS()中，需要根據(jù)實際情況進行配置。實驗板上采用的電源開關STMPS2151STR高電平有效。在一些系列STM32的生成工程中，MX_DriverVbusFS函數(shù)原型已經(jīng)生成，此時無需再添加這個函數(shù)的聲明，但要確認函數(shù)中引腳設置對應關系（形參為1時表示要激活）。

8.編譯生成的應用固件。

利用IDE進行編譯、鏈接、下載到目標板，實現(xiàn)U盤信息獲取和讀寫操作。

檢驗驗證

連接U盤至STM32F469I-DISCO板的USB_User連接口。IAR進入在線調(diào)試模式，利用在線調(diào)試，查看獲取到的U盤信息和寫讀緩存中的數(shù)據(jù)情況。

運行完畢后，連接U盤至PC，利用PC上安裝的Active@ Disk Editor（外部鏈接）查看U盤對應扇區(qū)數(shù)據(jù)（10扇區(qū)對應起始位置為5120），從而驗證U盤信息獲取和寫讀功能正常。如下圖所示。

總結(jié)

STM32CubeMX加速了STM32的開發(fā)過程。即使類似USB這種復雜的外設使用，也可以如上述實例，只需要幾個步驟即可以實現(xiàn)USB應用。并且提供了除MSC類之外，HID、UAC、CDC等類支持。