基于 MM32F5333D7P 的USB 接口 TinyUSB应用：Host设备的移植和U盘文件读写

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本帖最后由 MindMotion 于 2023-10-23 11:49 编辑

1. 基本介绍

MM32F5330微控制器搭载了由安谋科技授权的Armv8-M架构“星辰”STAR-MC1处理器，最高工作频率可达180MHz。内置了128KB Flash，32KB SRAM，并集成了丰富的I/O端口和外设模块，包括ADC，DAC，模拟比较器，高级定时器，通用定时器，基础定时器和低功耗定时器，还包含通信接口如I2C，I3C从机，SPI或I2S，UART，USART，低功耗UART，集成了内部PHY的USB 2.0全速Device/Host控制器，以及FlexCAN-FD接口。

180MHz“星辰” STAR-MC1 处理器，内置单精度浮点运算单元 FPU，支持DSP 扩展
128KB Flash，32KB SRAM，集成丰富的 I/O 端口和外设模块
4 个UART，1 个 USART，1 个 LPUART
1 个集成内部 PHY 的 USB 2.0
1 个 FlexCAN-FD 接口
2 个 I2C，1 个 I3C 从机，3 个 SPI 或 I2S
2 个 3MSPS 12 位的 ADC， 1 个 12 位的 DAC
2 个 16 位 Adv Timer， 6 个 GP Timer，1 个 LP Timer
工作电压：1.8V ~ 5.5V
工作温度范围：-40℃ ∼ +105℃
封装形式：LQFP64/48，QFN32

TinyUSB 是一个用于嵌入式系统的开源跨平台 USB 主机/设备协议栈，源码是托管在GitHub上面，地址是：https://github.com/hathach/tinyusb。

2. TinyUSB Host基本移植介绍

之前我们有讲过TinyUSB Device的移植，本期我们就来介绍一下Host设备的移植。同样的我们介绍的移植修改是基于TinyUSB examples\host下已经有参考示例的设备。将TinyUSB 从GitHub上克隆下来，example\host文件夹里面就有对应的示例，本次我们以msc_file_explorer为示例演示如何移植一个host设备。

图1 TinyUSB Host示例

将tinyusb 目录下examples\host\msc_file_explorer下的对应三个文件copy到例程TinyUSB_Host_MSC工程目录文件夹里面。

图2 TinyUSB msc_file_explore文件

图3 TinyUSB_Host_MSC工程目录

MM32F5333有两个PLL，PLL1可以设置高主频180M给CPU和其他外设使用，PLL2可以单独配置给USB使用。增加一个USB时钟配置函数void USB_DeviceClockInit(void)和void SetPLL2ToUSB_HSE_96M(void)，PLL2配置96M 选择PLL2输入二分频到USB。有使用TU_LOG做串口输出，可以使能CFG_TUSB_DEBUG 为需要的输出等级，同时将#define tu_printf printf 改到串口输出，Keil Options->Target 勾选Use MicroLIB，并实现重定向函数。

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void SetPLL2ToUSB_HSE_96M(void)

{

    RCC->CR &= ~RCC_CR_PLL2ON_Msk;



    /* Reset PLL2SRC, PLL2PDIV, PLL2MUL, PLL2DIV bits */

    RCC->PLL2CFGR &= ~RCC_PLL2CFGR_PLL2SRC_Msk;

    RCC->PLL2CFGR &= ~RCC_PLL2CFGR_PLL2PDIV_Msk;

    RCC->PLL2CFGR &= ~RCC_PLL2CFGR_PLL2MUL_Msk;

    RCC->PLL2CFGR &= ~RCC_PLL2CFGR_PLL2DIV_Msk;



    /* Config pll clock source*/

    RCC->PLL2CFGR |= (0x01U << RCC_PLL2CFGR_PLL2SRC_Pos);



    /* set PLL2 CP Current Control Signals */

    RCC->PLL2CFGR &= ~RCC_PLL2CFGR_PLL2ICTRL_Msk;



    if (HSE_VALUE >= 8000000)

    {

        RCC->PLL2CFGR |= (0x03 << RCC_PLL2CFGR_PLL2ICTRL_Pos);

    }

    else

    {

        RCC->PLL2CFGR |= (0x01 << RCC_PLL2CFGR_PLL2ICTRL_Pos);

    }



    RCC->PLL2CFGR |= ((0x17 << RCC_PLL2CFGR_PLL2MUL_Pos) | (0x01 << RCC_PLL2CFGR_PLL2DIV_Pos));



    /* Enable PLL2 */

    RCC->CR |= (0x01U << RCC_CR_PLL2ON_Pos);



    /* Wait till PLL2 is ready */

    while ((RCC->CR & RCC_CR_PLL2RDY_Msk) == 0)

    {

        __ASM("nop");                  /* __NOP(); */

    }

}

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void USB_DeviceClockInit(void) 

{

    /* Select USBCLK source */

    RCC->CFGR |= 1 << 19;              //USB CLK SEL PLL2



    RCC->CFGR &= ~(0x03 << 22);

    RCC->CFGR |= 0x01 << 22;



    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_USB_FS, ENABLE);

}

添加tuh_hcd_port.c 接口函数文件。

图4 Keil添加tuh_hcd_port.c文件

移植修改和之前Device设备基本流程一致，Keil工程按如下文件树添加对应文件。

图5 Keil工程添加对应.c文件

工程文件树如下：

1.       TinyUSB_Host_MSC
2.          │
3.          ├─APP
4.          │    main.c
5.          │    mm32f5330_it.c
6.          │    platform.c
7.          │ msc_app.c
8.          │ tinyusb_msc_file_explorer.c
9.          │ tuh_hcd_port.c
10.       │
11.       ├─TinyUSB
12.       │ tusb.c
13.       │ tusb_fifo.c
14.       │ hub.c
15.       │ usbh.c
16.       │ msc_host.c
17.       │
18.          └─FATFS
19.                   ff.c
20.                   ffsystem.c
21.                   ffunicode.c

在tusb_config.h文件里面添加#define CFG_TUSB_MCU OPT_MCU_MM32F533X Tusb_mcu.h 文件里面增加：

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//------------- MindMotion -------------//

#elif TU_CHECK_MCU(OPT_MCU_MM32F016X)

  #define TUP_DCD_ENDPOINT_MAX    8

  

#elif TU_CHECK_MCU(OPT_MCU_MM32F327X)

  #define TUP_DCD_ENDPOINT_MAX    16 

  

#elif TU_CHECK_MCU(OPT_MCU_MM32F533X)

  #define TUP_DCD_ENDPOINT_MAX    16

在while(1)循环里面添加tuh_task(); 然后解决基本的编译问题后烧录板子插入U盘，将printf接上串口调试助手即可测试。

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void TinyUSB_MSC_File_Explorer_Sample(void)

{

    printf("\r\nTest %s \r\n", __FUNCTION__);



    TinyUSB_Device_Configure();



    while (1)

    {

        // tinyusb host task

        tuh_task();

    }

}

插入和拔出U盘都能看到”A MassStorage device is mounted”和”A MassStorage device is unmounted” 证明已经成功读取到U盘。

图6 插入和拔出U盘串口log打印

3. U盘基本的文件读写测试

基于上述两点我们已经能通过USB设备识别到U盘了，同时TinyUSB lib\fatfs\source里面也提供了FatFs 文件操作的接口，下面我们就基于这些文件操作接口函数对U盘里面的文件进行读写操作测试。

图7 ff.c FatFs 文件操作函数接口

首先识别到U盘我们先用f_mount 对U盘挂载，挂载成功之后使用f_getfree得到当前U盘空间等相关信息。

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    printf("test f_getfree:\r\n");

    fatfsCode = f_getfree((char const *)&driverNumberBuffer[0], (DWORD *)&freeClusterNumber, &fs);

    if (fatfsCode)

    {

        printf("error\r\n");

        return false;

    }

    if (fs->fs_type == FS_FAT12)

    {

        printf("    FAT type = FAT12\r\n");

    }

    else if (fs->fs_type == FS_FAT16)

    {

        printf("    FAT type = FAT16\r\n");

    }

    else

    {

        printf("    FAT type = FAT32\r\n");

    }

    printf("    bytes per cluster = %d; number of clusters=%lu \r\n", fs->csize * 512, fs->n_fatent - 2);

    printf("    The free size: %dKB, the total size:%dKB\r\n", (freeClusterNumber * (fs->csize) / 2),

             ((fs->n_fatent - 2) * (fs->csize) / 2));