STM32 使用内部Flash模拟U盘

使用STM32F103C8T6的FALSH与USB功能，模拟U盘，并介绍一下如何操作拷贝到flash的文件。

准备工作

本人使用的windows10，cubemx5.2.1，单片机为STM32F103C8T6，调试器为stlink，以及MDK5.28

PC端识别stm32模拟U盘

• 使用cubemx生成MASS storage工程
  需要注意的是MSC_MEDIA_PACKET 由512改为2048
  

• 并且minimum heap size / minimum stack size需要增大
  
  

• 修改底层驱动usbd_storage_if.c，这一步在其他博客中都可以找到，（我这里也是应用别人的程序，由于找不到来源了，在这说声抱歉）

  /* USER CODE BEGIN INCLUDE */
  #define     FLASH_START_ADDR        0x08004000    // 
  #define     FLASH_PAGE_NBR              60       // 60K
  /* USER CODE END INCLUDE */
  int8_t STORAGE_GetCapacity_FS(uint8_t lun, uint32_t *block_num, uint16_t *block_size)
  {
    /* USER CODE BEGIN 3 */
    *block_num  = FLASH_PAGE_NBR;
    *block_size = FLASH_PAGE_SIZE;
    return (USBD_OK);
    /* USER CODE END 3 */
  }
  int8_t STORAGE_Read_FS(uint8_t lun, uint8_t *buf, uint32_t blk_addr, uint16_t blk_len)
  {
    /* USER CODE BEGIN 6 */
  
      memcpy(buf,(uint8_t *)(FLASH_START_ADDR + blk_addr*FLASH_PAGE_SIZE),blk_len*FLASH_PAGE_SIZE);
      return USBD_OK;
    /* USER CODE END 6 */
  }
  int8_t STORAGE_Write_FS(uint8_t lun, uint8_t *buf, uint32_t blk_addr, uint16_t blk_len)
  {
    /* USER CODE BEGIN 7 */
  
      uint16_t i;
      HAL_FLASH_Unlock();
  
      FLASH_EraseInitTypeDef f;
      f.TypeErase = FLASH_TYPEERASE_PAGES;
      f.PageAddress = FLASH_START_ADDR + blk_addr*FLASH_PAGE_SIZE ;
      f.NbPages = blk_len;
      uint32_t PageError = 0;
      HAL_FLASHEx_Erase(&f, &PageError);
    for(i=0;i<blk_len*FLASH_PAGE_SIZE;i+=4)
      HAL_FLASH_Program(FLASH_TYPEPROGRAM_WORD,FLASH_START_ADDR + blk_addr*FLASH_PAGE_SIZE + i , *(uint32_t *)(&buf[i]));
  
      HAL_FLASH_Lock();
      return USBD_OK;
    /* USER CODE END 7 */
  }

• 编译下载到单片机中，使用USB链接电脑，会提示格式化U盘，因为初始的flash没有分区表之内的信息，全都是0xFF。
• 注意点：之前MSC_MEDIA_PACKET设置的过小，没能格式化成功

在STM32flash中寻找文件内容

1. 了解FAT文件系统
   
   在电脑格式化U盘的时候，可以试试其他文件系统，我当时没有格式化成功，所以接下来的内容建立在FAT文件系统基础上，FAT百度百科

   • 磁盘结构
     1. 引导扇区（Boot Sector）：位于第一个扇区，在软盘上就是0柱面（磁道）0磁头1扇区。
     2. 文件分配表（FAT）：紧接着引导扇区的是两个完全相同的FAT表，每个FAT表占用9个（FAT2是FAT1 的 copy）
     3. 根目录区： FAT表之后是根目录区，根目录区长度不固定
     4. 数据区：根目录后面就是数据区

   • 引导扇区格式

     名称  开始字节    长度  内容  参考值
     BS_jmpBOOT  0   3   一个短跳转指令 jmp Label_07c00H
     nop
     BS_OEMName  3   8   厂商名 'QingFeng'
     BPB_BytesPerSec 11  2   每扇区字节数（Bytes/Sector）    0x200
     BPB_SecPerClus  13  1   每簇扇区数（Sector/Cluster）   0x1
     BPB_ResvdSecCnt 14  2   Boot记录占用多少扇区    ox1
     BPB_NumFATs 16  1   共有多少FAT表    0x2
     BPB_RootEntCnt  17  2   根目录区文件最大数   0xE0
     BPB_TotSec16    19  2   扇区总数    0xB40[2*80*18]
     BPB_Media   21  1   介质描述符   0xF0
     BPB_FATSz16 22  2   每个FAT表所占扇区数 0x9
     BPB_SecPerTrk   24  2   每磁道扇区数（Sector/track）    0x12
     BPB_NumHeads    26  2   磁头数（面数） 0x2
     BPB_HiddSec 28  4   隐藏扇区数   0
     BPB_TotSec32    32  4   如果BPB_TotSec16=0,则由这里给出扇区数  0
     BS_DrvNum   36  1   INT 13H的驱动器号    0
     BS_Reserved1    37  1   保留，未使用  0
     BS_BootSig  38  1   扩展引导标记(29h) 0x29
     BS_VolID    39  4   卷序列号    0
     BS_VolLab   43  11  卷标  'QingFeng'
     BS_FileSysType  54  8   文件系统类型  'FAT12'
     引导代码及其他内容   62  448 引导代码及其他数据   引导代码（剩余空间用0填充）
     结束标志0xAA55  510 2   第510字节为0x55，第511字节为0xAA 0xAA55

   • FAT项

     当文件大小大于一个扇区时，FAT项是非常有用的，它指向文件接下来放置的位置。

     FAT项是12位的，所以需要自行转换一下，在根目录区找到文件初始位置，也就是初始簇，找到对应的FAT项，大于等于0xFF8，代表文件没有下一个簇，等于0xFF7，说明坏簇，其余数值代表的是文件内容的下一个簇

   • 根目录区

     • 根据文档以及资料，第19个扇区是根目录区，但是我在flash中观察是第3个扇区，（莫名其妙），根目录区的大小由BPB_RootEntCnt决定，Rootsize = BPB_RootEntCnt * 32
     • 根目录区每个条目为32字节，主要是文件名称，格式，起始簇号以及大小

   • 数据区

     数据区是从簇2开始，所以根目录中读到的文件开始簇号需要减2，得到的才是数据起始地址，data_add = data_area_add + (DIR_fst_clus -2 ) * BPB_SecPerClus *BPB_BytesPerSec