原创华大单片机HC32F460系列MCU内部FLASH制作成U盘

 2021-9-15 13:30  2344 9 9 分类: MCU/ 嵌入式

关于如何在华大单片机HC32F460 USB msc功能下使用内部Flash制作成小U盘，方法如下。

华大单片机HC32F460 内部USB FS支持Device和OTG，支持msc协议。

使用华大MCU官方例程hc32f46x_ddl_Rev1.2.0\example\usb\usbd_msc，此例程使用外部Flash作为U盘空间。
想把存储器作为U盘FAT32文件系统挂载，需要在此例程中实现以下几个函数：
int8_t STORAGE_Init(uint8_t lun);
int8_t STORAGE_GetCapacity(uint8_t lun, uint32_t *block_num, uint32_t *block_size);
int8_t STORAGE_IsReady(uint8_t lun);
int8_t STORAGE_IsWriteProtected(uint8_t lun);
int8_t STORAGE_Read(uint8_t lun, uint8_t *buf, uint32_t blk_addr, uint16_t blk_len);
int8_t STORAGE_Write(uint8_t lun, uint8_t *buf, uint32_t blk_addr, uint16_t blk_len);
int8_t STORAGE_GetMaxLun(void);

其中主要的是GetCapacity，Read，Write。
1. GetCapacity 获取U盘block大小和block个数，上位机可以通过这连个信息计算出U盘容量。此处需要注意FAT32格式需要用到大概20K的空间来存储文件系统信息。
所以我想用内部Flash 32k空间作为小U盘使用，有20K被文件系统信息占用。剩下存储空间大概剩下12KB。block个数是64个，一个block大小是512字节。
2.Read 读U盘文件系统的的数据，buf是读取数据存储的内存指针，blk_addr是读取数据在整个文件系统内的偏移（从0开始计数的，第几个block）
blk_len 本次读取数据的长度，同样也是指block个数。FAT32 一个block设定为512字节。
3.Write 函数的blk_addr，blk_len ，和Read函数中的意义一样。

对于华大M4内核单片机HC32F460 需要考虑到，read flash内容因为有ARM AHB加持，是可以做到字节读，所以只需要类似memcpy函数直接复制给buf。
另外，华大单片机HC32F460内部flash只能分页擦除，写可以调用SDK EFM API单字节写入（EFM_SingleProgram）。
而Flash的特点就是想写入必须要擦除，再写入。这样就需要一个8K大小的RAM作为写入时一个page的缓存。
因为在FAT32协议下，一次写入一个block，而不改动其他page中的block内容。这样就需要我们先把一个page读出到RAM，再在此缓存RAM内修改对应block内容后，整页page再写入到对应FLash page中。
比如我想修改Flash page中第二个block中的内容，其他block数据不变。就需要先把page读到RAM，再把要写入的数据写入RAM中第二个block的位置，其他block不动，然后整个8k RAM数据整体再写入到对应FLash page中。

所以通过以上分析，实际上我们要实现的主要三个函数GetCapacity 、Read 、Write ，最主要的就是Write 这个函数的实现。实现需要考虑以下几点：

1. Write需要保证FAT32写入一个512字节block而不改变HC32F460内部flash 一个page中的其他block数据。
2. 定位Write传入的blk_addr在哪一个内部flash page上，而这个blk_addr对于这个page的偏移是多少。
3. 如果Write传入的blk_len 长度跨越了一个page，或已经跨越了多个page，那么我们需要考虑跨page写。

以下就是 这个Write的实现，做到了在32k flash内对任意512字节的block，任意位置，任意长度的写入。

#define INNER_FLASH_START 0x00076000 // 内部FLash作为U盘使用时的开始地址
#define INNER_FLASH_SIZE 0x8000             //  Flash 大小
#define INNER_FLASH_PAGE_SIZE (1024u * 8u) //  内部Flash一个page大小
#define INNER_FLASH_BLOCK_SIZE 512u             //  Fat32协议中一个读写单位（block）的大小

// 以下内容中 ，temp_flash是8K大小的RAM空间，作为写入时先读取一个Flash page的缓存。
//

int8_t STORAGE_Write(uint8_t lun, uint8_t *buf, uint32_t blk_addr, uint16_t blk_len)
{
int8_t res = (int8_t)0;

uint32_t i = 0;
uint32_t pg_sum = 0;    // 写数据一共落到了几个page上
uint32_t blk_offset = 0; // 一个page内,blk_addr落在了第几块block处
uint32_t pg_num = 0;    // 从第几个page开始
uint32_t data_sz = 0; // 写入数据大小(多少块block)
uint32_t blk_left = 0; // 还剩下多少块block数据没写
/* blk_max_num U盘中一共多少块block */
uint32_t blk_max_num =
      INNER_FLASH_SIZE / INNER_FLASH_BLOCK_SIZE;
/* blk_mun_ppg 每page页内有多少块block */
uint32_t blk_mun_ppg =
      INNER_FLASH_PAGE_SIZE / INNER_FLASH_BLOCK_SIZE;

if ((!buf) || (blk_addr >= blk_max_num)
   || (!blk_len) || (blk_len > blk_max_num))
{
      printf("[%s] param err\r\n", __FUNCTION__);
      return -1;
}
blk_left = blk_len;
blk_offset = blk_addr % blk_mun_ppg;
pg_num = blk_addr / blk_mun_ppg;

if (blk_len % blk_mun_ppg)
      pg_sum = (blk_len / blk_mun_ppg) + 1;
else
      pg_sum = (blk_len / blk_mun_ppg);

/* (blk_mun_ppg - blk_offset):是一个page内还剩下多少个block可写 */
if (blk_left > (blk_mun_ppg - blk_offset)) {
      data_sz = blk_mun_ppg - blk_offset;
}
else {
      data_sz = blk_left;
}

for (i = 0; i < pg_sum; i++)
{
      if (inner_flash_Write(pg_num, blk_offset, data_sz * INNER_FLASH_BLOCK_SIZE,
         &buf[(blk_len - blk_left) * INNER_FLASH_BLOCK_SIZE] ))
      {
         printf("[%s] inner_flash_Write1 err\r\n", __FUNCTION__);
         return res;
      }

      pg_num++;
      blk_offset = 0;
      blk_left = blk_left - data_sz;

      if (blk_left > blk_mun_ppg)
         data_sz = blk_mun_ppg;
      else
         data_sz = blk_left;
}

return res;
}