基于微控制器MM32F5333D7P的USB接口TinyUSB应用指南：Host设备的移植和U盘文件读写

1、基本介绍

灵动微电子推出的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。

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(); */
    }
}

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：

//------------- 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。

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。

    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));

根据那些操作接口函数我们可以对U盘里面的文件进行读写操作，创建删除文件/文件夹，插入U盘后测试打印log如下：

图8  f_readdir 读取并列出U盘文件信息串口log打印

图9  U盘文件读写操作串口log打印

基于 MM32F5333D7P 的USB 接口 TinyUSB应用测试功能正常，测试在MM32F5330上能够实现对U盘里面的文件进行读写操作，创建删除文件/文件夹等操作。