STM Урок 141. USB HS Host MSC Standalone. Часть 1

Продолжим тему программирования обмена данными по шине USB.

Причём поработаем мы с аппаратной шиной USB HS контроллера, скорость которой в 40 раз больше, чем скорость шины USB FS, и составляет 480 мегабит в секунду.

На данный урок меня сподвигла не только высокая скорость обмена, но также и то, что мы, используя протокол HTTP и разрабатывая сервер по данному протоколу, пользуемся виртуальной файловой системой, что накладывает определённые рамки на разработку программ, обусловленные тем, что мы занимаем место во FLASH-памяти контроллера, а также ограничены тем, что память данная не резиновая и поэтому не можем хранить внушительные объёмы данных на нашем сервере. И это ещё не всё. Со времён моих уроков по шине USB прошло очень много времени и поменялась не только библиотека HAL, но ещё и коренным образом поменялась и библиотека FATFS, без которой, как мы все понимаем, практически невозможно организовать хранение данных на сервере в упорядоченном виде.

В качестве подопытной платы мы будем использовать полюбившуюся многим плату STM32F746G-DISCOVERY, с которой мы уже очень много времени успешно и плодотворно работаем, и, надеюсь, ещё много будем работать для того, чтобы средства её оплаты были потрачены недаром. Данная плата в нашем случае хороша не только тем, что на ней установлен мощный микроконтроллер STM32F746NG и удобный дисплей для вывода оперативной информации, но и тем, что на её борту также присутствует микросхема USB3320C-EZK, преобразующая параллельный интерфейс USB HS ULPI в последовательный USB HS PHY, очень хорошо понятный нашей повседневной шине USB, которую мы постоянно используем. А как мы знаем, контроллер не имеет аппаратной шины USB HS PHY ввиду того, что в силу своих аппаратных характеристик он не может разогнаться до скорости передачи данных 480 Mbps. Если вдруг у вас под рукой не окажется подобной платы, то есть и альтернативные способы использования данной шины путём подсоединения к отладочной плате, не имеющей микросхемы-преобразователя, модуля с подобной микросхемой. Для подключения можно воспользоваться схемой подключения данной микросхемы в плате STM32F746G-DISCOVERY

 

 

В качестве устройства, которое мы будем подключать по шине USB HS PHY мы возьмём обычный чистый отформатированный в системе FAT32 FLASH-накопитель USB на 8 гигабайт и подключим его с помощью OTG-кабеля USB следующим образом

 

 

Как и в предыдущих занятиях по шине USB, мы не будем вдаваться в её аппаратную организацию в контроллере, так как она отнюдь непростая, поэтому поручим эту прерогативу библиотеке HAL и будем пользоваться её функционалом. А если уж что-то не заладится, то тогда и посмотрим Reference Manual.

Поэтому сразу приступим к проекту.

Так как нам пригодится дисплей для вывода некоторой оперативной информации, мы не будем создавать проект с нуля. а воспользуемся одним из наших предыдущих проектов, например, проектом урока 70 по выводу текста на дисплей с именем LTDC_TEXT и назовём его по наименованию урока — USB_HS_HOST_MSC_STANDALONE.

Прежде чем открывать проект в Cube MX, удалим из папки Src все файлы, которые писали не мы, а именно bsp_driver_sd.c, fatfs.c, stm32f7xx_hal_msp.c, stm32f7xx_it.c и system_stm32f7xx.c.

Аналогичным образом из папки Inc удалим файлы main.h, bsp_driver_sd.h, fatfs.h, ffconf.h, stm32f7xx_hal_conf.h и stm32f7xx_it.h.

Делается это в целях избежания ошибок при генерации кода, так как со времён урока 70 прошло очень немало времени и все библиотеки изменились коренным образом.

Откроем проект в проектогенераторе Cube MX, согласимся с миграцией в новую версию и сначала отключим библиотеку FATFS

 

 

Затем отключим SDMMC

 

 

Отключим RNG

 

 

В настройках FMC добавим ещё 2 банка

 

 

Включим USB OTG HS

 

 

Контакт ULPI DIR переопределим на ножку PC2

 

 

 

Включим USART1, так как основную информацию о ходе нашей программы мы будем всё же получать через данную шину и отображать её в терминальной программе на ПК

 

 

Здесь также переопределяем контакт TX на ножку PA9

 

 

Включим также USB Host

 

 

Также произведём его некоторые настройки

 

 

Включим FATFS

 

 

Изменим и здесь определённые настройки, так как мы будем работать с длинными именами

 

 

Ещё внесём некоторые изменения в настройки CORTEX_M7 в связи с тем, что мы добавили ещё 2 банка SDRAM

 

 

Сохраним настройки, сгенерируем проект для System Workbench, несмотря на предупреждение Cub MX по USB_HOST, и откроем его там. Установим уровень оптимизации в 1, а также уберём при наличии отладочные настройки.

 

 

Удалим весь код из пользовательской части бесконечного цикла функции main().

Удалим вот эту глобальную переменную структуры

 

FATFS SDFatFs; /* File system object for SD card logical drive */

 

Вместо неё добавим указатель на другую структуру

 

 

Также удалим данный глобальный массив

 

extern char SD_Path[4]; /* SD logical drive path */

 

А в этом массиве уменьшим количество элементов

 

uint8_t sect[512];

 

Вот это также удалим

 

uint32_t bytesread = 0;

uint8_t* bmp1;

uint8_t* dma2d_in1;

uint8_t* dma2d_in2;

 

А в данном массиве количество элементов добавим

 

char str1[60];

 

Функцию OpenBMP удалим вместе с телом.

Вот этот код из функции main() также удалим

 

/* USER CODE BEGIN 1 */

uint16_t i,j;

bmp1 = (uint8_t *) 0xC00FF000;

//Для файла bmp выделим на всякий случай место как под 32-битный,

//так как хоть рисунок максимум 24-битный, но в файле также

//присутствует служебная информация

dma2d_in1 = (uint8_t *) 0xC017E800;

dma2d_in2 = (uint8_t *) 0xC01FE000;

/* USER CODE END 1 */

И вот это тоже удалим

if(f_mount(&SDFatFs, (TCHAR const*)SD_Path, 0) != FR_OK)

{

  TFT_FillScreen(0xFF00FF00); //в случае неудачи окрасим экран в красный цвет

  Error_Handler();

}

//Копируем содержимое файла последнего рисунка в область памяти bmp1

OpenBMP((uint8_t *)bmp1,«image01.bmp»);

//Подготовим рисунок во втором входном буфере видеоускорителя DMA2D

TFT_DrawBitmapToMem(0,0,(uint8_t *)bmp1,(uint8_t *)dma2d_in2);

 

Зададим шрифт

 

 

Экспортируем глобальную переменную состояния программы

 

 

Добавим перечисление и создадим неоптимизируемую переменную его типа для хранения состояния программы, но уже нашего — пользовательского

 

 

Также создадим глобальный массив для хранения имени файла

 

 

В функции main() произведём начальную настройку состояния программы, а также зададим первоначальное имя файла

 

 

Также напишем шапку на экране дисплея и после этого изменим цвет текста

 

 

Добавим пока пустотелую функцию обработки состояний программы

 

 

Вызовем её в бесконечном цикле функции main()

 

 

Перейдём в файл usb_host.c и подключим там библиотеку FATFS

 

 

Также подключим там массив пути и переменную структуры для файловой системы

 

 

В функции USBH_UserProcess вставим данный код в следующий кейс, чтобы при отсоединении устройства у нас отмонтировалась файловая система

 

 

И, наоборот в следующем кейсе мы её примонтируем

 

 

Вернёмся в main.c и в функции обработаем условие отключения

 

 

В этой же функции выше добавим оператор вариантов для состояния нашей программы и обработаем некоторые из них

 

 

Теперь мы можем собрать код, прошить контроллер и посмотреть, примонтировался ли у нас FLASH-накопитель.

При удачном исходе мы должны получить вот такой результат

 

 

Выше добавим ещё одну функцию для работы с файловой системой, в качестве входного аргумента которой будет имя первоначального файла

 

 

В функции ApplicationProcess обработаем ещё один вариант в котором и вызовем вышедобавленную функцию

 

 

В следующей части урока мы попробуем записать и прочитать файлы, а также получить определённую информацию о файловой системе средствами FATFS.

 

 

Предыдущий урок Программирование МК STM32 Следующая часть

 

 

Отладочную плату можно приобрести здесь 32F746G-DISCOVERY

 

 

Смотреть ВИДЕОУРОК (нажмите на картинку)