STM32 USB NAND Flash模拟U盘无法格式化问题的解决

前几天，一直在寻找NAND
Flash模拟U盘程序无法格式化的问题。在中秋月圆之夜，还苦逼地在实验室调代码，也许是杭州大圆月的原因，今晚感觉整人特别亢奋，效率也特别高，灵感也多。终于，在不懈的努力下，找到代码中的害群之马，把无法格式的问题解决掉了。下面就来说说。

这几天一直在想问题出在哪里，不知道自己的代码跟官方的例程对照了多少次，把不一样的地方全都改了一遍，最终未果。今晚思路特别清晰，于是在想到格式化实际上就是向存储器写数据而已，而设计到写数据部分的代码就只在mass_mal.c、memory.c以及存储器的驱动文件。于是反复检查这几个文件，终于发现一点端倪了，问题出在memroy.c这个文件里。

memory.c这个文件只有两个函数：Read_Memory()和Write_Memory()。先贴下代码吧：

void Read_Memory(uint8_t lun, uint32_t Memory_Offset, uint32_t Transfer_Length)
{
static uint32_t Offset, Length;

if (TransferState == TXFR_IDLE )
{
Offset = Memory_Offset * Mass_Block_Size[lun];
Length = Transfer_Length * Mass_Block_Size[lun];
TransferState = TXFR_ONGOING;
}

if (TransferState == TXFR_ONGOING )
{
if (!Block_Read_count)
{
MAL_Read(lun ,
Offset ,
Data_Buffer,
Mass_Block_Size[lun]);

USB_SIL_Write(EP1_IN, (uint8_t *)Data_Buffer, BULK_MAX_PACKET_SIZE);

Block_Read_count = Mass_Block_Size[lun] - BULK_MAX_PACKET_SIZE;
Block_offset = BULK_MAX_PACKET_SIZE;
}
else
{
USB_SIL_Write(EP1_IN, (uint8_t *)Data_Buffer + Block_offset, BULK_MAX_PACKET_SIZE);

Block_Read_count -= BULK_MAX_PACKET_SIZE;
Block_offset += BULK_MAX_PACKET_SIZE;
}

SetEPTxCount(ENDP1, BULK_MAX_PACKET_SIZE);
#ifndef USE_STM3210C_EVAL
SetEPTxStatus(ENDP1, EP_TX_VALID);
#endif
Offset += BULK_MAX_PACKET_SIZE;
Length -= BULK_MAX_PACKET_SIZE;

CSW.dDataResidue -= BULK_MAX_PACKET_SIZE;
Led_RW_ON();
}
if (Length == 0)
{
Block_Read_count = 0;
Block_offset = 0;
Offset = 0;
Bot_State = BOT_DATA_IN_LAST;
TransferState = TXFR_IDLE;
Led_RW_OFF();
}
}

void Write_Memory (uint8_t lun, uint32_t Memory_Offset, uint32_t Transfer_Length)
{

static uint32_t W_Offset, W_Length;

uint32_t temp =  Counter + 64;

if (TransferState == TXFR_IDLE )
{
W_Offset = Memory_Offset * Mass_Block_Size[lun];
W_Length = Transfer_Length * Mass_Block_Size[lun];
TransferState = TXFR_ONGOING;
}

if (TransferState == TXFR_ONGOING )
{

for (Idx = 0 ; Counter < temp; Counter++)
{
*((uint8_t *)Data_Buffer + Counter) = Bulk_Data_Buff[Idx++];
}

W_Offset += Data_Len;
W_Length -= Data_Len;

if (!(W_Length % Mass_Block_Size[lun]))
{
Counter = 0;
MAL_Write(lun ,
W_Offset - Mass_Block_Size[lun],
Data_Buffer,
Mass_Block_Size[lun]);
}

CSW.dDataResidue -= Data_Len;
#ifndef STM32F10X_CL
SetEPRxStatus(ENDP2, EP_RX_VALID); /* enable the next transaction*/
#endif /* STM32F10X_CL */

Led_RW_ON();
}

if ((W_Length == 0) || (Bot_State == BOT_CSW_Send))
{
Counter = 0;
Set_CSW (CSW_CMD_PASSED, SEND_CSW_ENABLE);
TransferState = TXFR_IDLE;
Led_RW_OFF();
}
}

在我的工程（我的工程使用NAND的驱动代码是网上流行的圈圈写的驱动）：

我们讲下数据的传递过程，以读为例子：

1、如果是读的话会调用Mass_Storage_In()函数

2、接着Mass_Storage_In会调用SCSI_Write10_Cmd()函数

void SCSI_Read10_Cmd(uint8_t lun , uint32_t LBA , uint32_t BlockNbr)；

3、SCSI_Read10_Cmd则会调用 Read_Memory(lun, LBA , BlockNbr);

void Read_Memory(uint8_t lun, uint32_t Memory_Offset, uint32_t Transfer_Length)；

4、Read_Memory调用MAL_Read(lun ,Offset ,Data_Buffer,Mass_Block_Size[lun]);

5、MAL_Read还会调用FlashReadOneSector()函数，该函数里又有一句：

uint32 FlashReadOneSector(uint32 Addr, uint8 *pBuf, uint32 Remain)

看看FlashReadOneSector()这个函数：

uint32 FlashReadOneSector(uint32 Addr, uint8  *pBuf, uint32 Remain)
{
uint32 i;
if(Addr>FLASH_MAX_SECTOR_ADDR)return 1; //如果地址超出范围，则返回失败代码1，越界
Addr=FlashAddrRemap(Addr); //重新影射地址
if((Addr&(~(FLASH_PAGE_SIZE-1)))
!=(FlashCurrentReadSectorAddr&(~(FLASH_PAGE_SIZE-1)))) //如果跨page
{
//如果跨页的，则写读数据命令
FlashWriteCommand(0x00);
FlashWriteAddr4Byte(Addr);
FlashWriteCommand(0x30);
FlashWait(); //等待数据读回
}
else
{
//如果没有跨页，则可以直接读
FlashWriteCommand(0x05);
FlashWriteAddr2Byte(Addr);
FlashWriteCommand(0xE0);
FlashWait(); //等待数据读回
}
for(i=0;i<FLASH_SECTOR_SIZE;i++)
{
pBuf[i]=FlashReadDataByte();  //读一字节数据
}
FlashCurrentReadSectorAddr=Addr; //保存当前操作的地址
if(Remain==0) //如果不会接着读，那么就设置当前读过的地址为无效值
{
FlashCurrentReadSectorAddr=~0;
}

return 0;
}

MAL_Read(lun ,Offset ,Data_Buffer,Mass_Block_Size[lun]);将Mass_Block_Size[lun]作为第三个参数传递给FlashReadOneSector()，这个函数第三个参数是Remain，在这个代码中Remain只有在程序最后if(Remain==0)出现过，而我们调用是传递Mass_Block_Size[lun]这是个常数，永远不会满足if(Remain==0)这个条件，也就是说程序会一直读不会停止。

对于写函数也一样：Write_Memory()会调用MAL_Write(lun
,W_Offset - Mass_Block_Size[lun],Data_Buffer,Mass_Block_Size[lun]),MAL_Write()调用FlashWriteOneSector()，这个函数的代码如下：

uint32 FlashWriteOneSector(uint32 Addr, uint8 * pBuf, uint32 Remain)
{
uint32 i;
uint32 SwapPageAddr;
// printf("Addr = 0x%x\r\n",Addr);
// printf("Remain = 0x%x\r\n",Remain);

if(Addr>FLASH_MAX_SECTOR_ADDR)return 1; //如果地址超出范围，则返回失败代码1，越界
Addr=FlashAddrRemap(Addr); //重新影射地址
if((Addr&(~(FLASH_PAGE_SIZE-1)))!=(FlashCurrentWriteSectorAddr&(~(FLASH_PAGE_SIZE-1)))) //如果跨page
{
//  printf("跨页\r\n");
if(FlashNeedWriteBack) //如果前面写了数据，则需要将当前读出的page写回
{
if(FlashWritePage()&0x01) //写入失败
{
Addr=FlashDealBadBlock(Addr-FLASH_PAGE_SIZE,3)+FLASH_PAGE_SIZE;  //坏块处理
}
}
if((Addr&(~(FLASH_BLOCK_SIZE-1)))!=(FlashCurrentWriteSectorAddr&(~(FLASH_BLOCK_SIZE-1))))  //如果跨block，则需要擦除新的块，
{
//在擦除之前，要先将原来的块复制到交换区，并且将该块前面部分数据写回
//该函数除了将整块数据复制到交换区以外，并且还将擦除掉原来的块，然后将前面部分复制回原来的块
//   printf("跨块\r\n");
Addr=FlashCopyBlockToSwap(Addr);
}
//从交换区中读出对应的一页
FlashWriteCommand(0x00);
FlashWriteAddr4Byte(FlashGetCurrentSwapBlock()+(Addr&(FLASH_BLOCK_SIZE-1)));
FlashWriteCommand(0x35);
FlashWait();
//随机写
FlashWriteCommand(0x85);
FlashWriteAddr4Byte(Addr); //写4字节地址
for(i=0;i<FLASH_SECTOR_SIZE;i++)
{
FlashWriteDataByte(pBuf[i]);
}
FlashNeedWriteBack=1; //需要写回
}

else  //没有超过一页地址，则直接写数据
{
//随机写
//  printf("直接写\r\n");
FlashWriteCommand(0x85);
FlashWriteAddr2Byte(Addr);
for(i=0;i<FLASH_SECTOR_SIZE;i++)
{
FlashWriteDataByte(pBuf[i]);
}
FlashNeedWriteBack=1; //需要写回
}
FlashCurrentWriteSectorAddr=Addr; //保存本次地址
if(Remain==0) //剩余扇区数为0，不会再写了，需要写回
{
if(FlashNeedWriteBack) //如果前面写了数据，则需要将当前读出的page写回
{
if(FlashWritePage()&0x01) //写入失败
{
Addr=FlashDealBadBlock(Addr,3);  //坏块处理
}
}
//计算剩余页数
Remain=(((Addr+FLASH_BLOCK_SIZE)&(~(FLASH_BLOCK_SIZE-1)))-(Addr&(~(FLASH_PAGE_SIZE-1))))/FLASH_PAGE_SIZE-1;
//计算在交换块中的起始页地址
SwapPageAddr=FlashGetCurrentSwapBlock()+(Addr&(FLASH_BLOCK_SIZE-1));

for(i=0;i<Remain;i++)  //将该块内保存在交换块中剩余部分页的数据复制回该块
{
Addr+=FLASH_PAGE_SIZE;   //从下一页开始写
SwapPageAddr+=FLASH_PAGE_SIZE;
if(0x01==(FlashCopyPage(SwapPageAddr,Addr)&0x01)) //如果复制失败
{
Addr=FlashDealBadBlock(Addr,2);  //处理坏块
}
}
FlashNeedWriteBack=0; //清除需要写回标志
FlashCurrentWriteSectorAddr=~0;
}
return 0;
}

MAL_Write(lun
,W_Offset - Mass_Block_Size[lun],Data_Buffer,Mass_Block_Size[lun]);将Mass_Block_Size[lun]作为第三个参数传递给FlashWriteOneSector()，这个函数第三个参数是Remain，在这个代码中Remain只有在程序最后if(Remain==0)出现过，而我们调用是传递Mass_Block_Size[lun]这是个常数，永远不会满足if(Remain==0)这个条件，也就是说程序会一直写不会停止。

以上两个原因，会导致NAND模拟出来的U盘无法格式化。

所以，如果大家也是用该驱动的话，需要如下修改工程：

把memory.c中上面贴出的代码红色部分改为：

MAL_Read(lun , Offset , Data_Buffer, Length/512-1);

MAL_Write(lun ,W_Offset - Mass_Block_Size[lun], Data_Buffer, W_Length);

如上修改就可以解决掉无法格式化的问题。

最后顺便提下，我使用的NAND的128M的，格式化2~3秒就可以格完；如果使用的SD卡，我用的是8G的，测试了下要格式化要花3分20秒左右，真是漫长。