STM32H7 USB TF读卡器 - 来自Madliar

盈钰H753板子中，有一颗512MB的SD NAND。因为无法拆卸，所以只能通过板载的USB接口完成对SD的读写。

使用CUBE IDE，只需要3步即可配置：

* SDMMC: 选"SD 4 bits Wide bus"，勾选“SDMMCX global interrupt”。中断优先级需要高于USB；
* USB OTG选“Device_Only”，“USB FS global interrupt”应该为默认开启状态，配置中断优先级，需要低于SD即可；
* Middleware中USB_DEVICE选择“Mass Storage Class”，配置MSC_MEDIA_PACKET即可，这里可以直接配置32KB。

另外可以在Project Manager中适当配置项目堆栈大小。在生成代码之后，编写USB与SD连接层代码，使用DMA方式，可以参考H7B3I-DK板卡的官方例程` FatFs_uSD_DMA_Standalone`。以读为例：
```
// usbd_storage_if.c中，读接口
int8_t STORAGE_Read_FS(uint8_t lun, uint8_t *buf, uint32_t blk_addr, uint16_t blk_len) {
  return HAL_OK == CL_sdReadBlocks(buf, blk_addr, blk_len) ? (USBD_OK) : (USBD_FAIL);
}

// sd 读写层
HAL_StatusTypeDef CL_sdReadBlocks(uint8_t *pData, uint32_t BlockAdd, uint32_t NumberOfBlocks){
	HAL_StatusTypeDef status;
	uint32_t start_time;

// 等待SD状态由忙转为就绪态
	start_time = HAL_GetTick();
	while(HAL_SD_GetCardState(&opHsd) != HAL_SD_CARD_TRANSFER) {
		if ((HAL_GetTick() - start_time) >= SD_TIMEOUT) {
			return HAL_ERROR;
		}
	}

// 启动传输
	CL_sdIsTransmiting = 1;
	status = HAL_SD_ReadBlocks_DMA(&opHsd, pData, BlockAdd, NumberOfBlocks);
	if (status != HAL_OK) {
		return status;
	}

// 启动DMA成功，等待读完成。在DMA完成中断HAL_SD_RxCpltCallback中，会将CL_sdIsTransmiting置为0
	start_time = HAL_GetTick();
	while(CL_sdIsTransmiting == 1) {
		if((HAL_GetTick() - start_time) >= SD_TIMEOUT) {
			return HAL_ERROR;
		}
	}

return HAL_OK;
}
```

照例完成其它API即可。

在查询资料的时候，发现诸多帖子都在故弄玄虚，很多细节没有相应的解释，贴主也是知其然不知其所以然，人云亦云。针对这些疑问，逐一做了验证，记录如下：

## 需要注意的：

#### 1. USB全局中断的优先级需低于SD

如果不这么做，USB主机将不认盘或者卡死。因为SD状态判断和读写都是在USB中断中触发或者进行的，若SD中断优先级低，将陷入死锁状态。

#### 2. 在sd read或write blocks时，需要判断SD卡状态

即HAL_SD_GetCardState()返回值为HAL_SD_CARD_TRANSFER时，代表SD为空闲状态。DMA传输完毕之后，SD卡可能要过一段时间才会变为HAL_SD_CARD_TRANSFER状态，这段时间内，TF主控将数据由缓存写入存储器。如果不等待就立即断电，数据可能会丢失；如果不等待就执行其他的HAL_SD函数，可能会抛出HAL_ERROR。

上述的示例是在执行读写操作前进行判断的，在写入之后没有等待HAL_SD_CARD_TRANSFER状态就返回，这样虽然会略微提高程序执行速度，但也因此有数据丢失风险。

很多教程会在STORAGE_IsReady_FS()接口中，调用HAL_SD_GetCardState() 返回相应状态，这没有问题，但要注意的是，在这个接口中一旦返回了USBD_FAIL，USB主机会立即中断并停止操作，不管是在读、写，还是格式化等过程当中。建议HAL_SD_GetCardState的返回值为HAL_SD_CARD_ERROR时返回USBD_FAIL，其它情况返回USBD_OK。

#### 3. 系统时钟初始化之后，需要延迟一段时间再初始化SD和USB

不加延迟的情况下，极有可能上电后不认盘，这个很可能与USB硬件电路的设计、主从通信的延迟等相关，由于手头没有仪器设备，无法验证。根据测试，80~100ms即可。

## 无所谓的

有些教程特别强调要做一些事，但并未说明为什么要这么做。带着怀疑的态度对其验证，得出以下结论：

#### 1. USB Device和SD初始化的顺序无所谓

#### 2. 无论是否开启硬件流控制（SDMMC hardware flow control），SD都能正确读写，且速率无差异

#### 3. MSC_MEDIA_PACKET与Project的堆栈大小的配置无关

有些帖子强调要将MSC_MEDIA_PACKET配置为单个扇区大小，或者为1024，或者在配置完这个参数之后要增加Project Heap Size的值，确保其大于MSC_MEDIA_PACKET，但这些都没有依据。

MSC_MEDIA_PACKET是USB media io的缓冲区，当配置得较大时，单次与主机通信可以携带更多数据；此时可以通过连续读写扇区方式与SD通信，由于连续读写的效率通常高于单扇区的读写，因此宏观上看速率将更大。

这个值必须大于或等于单个扇区的容量，且必须为扇区字节大小的整数倍，最大32KB。如果不是整数倍，则最后一个扇区的数据无法处理，USB与主机的通讯将产生异常。它与 Porject Linker Settings中堆栈的大小并无直接关系，二者可单独配置互不关联。

#### 4. 无需为USB或SD勾选NVIC中Code generation中的init sequence ordering（无需配置 interrupt unmasking order table）

#### 5. 硬件电路已有上拉电阻时，SD GPIO无需配置上拉

这里也是重要误区，很多帖子在没有说明硬件的情况下，一律强调要将其配置为上拉。虽然没有副作用，但其实并无必要，SDMMC除了勾选中断外和配置优先级外，其它条目保持默认即可。

#### 6. SD无需配置DMA、添加DMA变量、配置通道等，可以直接使用HAL_SD_ReadBlocks_DMA等函数操作读写SD

以上情况均基于裸机程序，如果引入FreeRTOS，可能会有差别，届时再做验证。