STM32通过CH376实现U盘文件系统操作详解 | 零基础入门STM32第七十六步

主题	内容	教学目的/扩展视频
读写文件系统重点课程	什么是FAT文件系统，文件格式。CH376操作文件系统，新建、删除、编辑TXT文件。	能调用函数简单操作文件。

师从洋桃电子，杜洋老师

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▲ 回顾上期🔍STM32 SPI总线驱动CH376T实现U盘/TF卡读写全解析（上） | 零基础入门STM32第七十二步

▲ 回顾上期🔍STM32 SPI总线驱动CH376T实现U盘/TF卡读写全解析—CH376数据手册分析（中上） | 零基础入门STM32第七十三步

▲ 回顾上期🔍STM32 SPI总线驱动CH376T实现U盘/TF卡读写全解析—在U盘读写中的应用（中下） | 零基础入门STM32第七十四步

▲ 回顾上期🔍STM32 SPI总线驱动CH376T实现U盘/TF卡读写全解析—SPI通信、命令集与文件操作（下） | 零基础入门STM32第七十五步

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引言

在嵌入式系统中实现U盘文件操作是物联网设备数据存储的关键技术之一。本文基于STM32F10x系列微控制器，结合CH376 USB控制芯片，详细解析文件系统操作的全流程。我们将从程序架构、驱动实现到具体应用层层剖析，并附上完整的流程图和扩展设计思路。

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一、文件系统程序分析概述

1.1 系统架构设计

系统采用分层架构设计，包含以下核心模块：

+-------------------+
|   应用层(main.c)   |
+-------------------+
| 文件系统层(filesys) |
+-------------------+
| 驱动层(CH376+SPI)  |
+-------------------+
|   硬件层(STM32)    |
+-------------------+

1.2 关键功能模块

• 硬件接口：SPI通信协议实现
• 设备管理：U盘连接检测与初始化
• 文件操作：创建/写入/关闭文件
• 数据缓存：128字节RAM缓冲区管理

二、驱动程序深度解析

2.1 CH376驱动核心函数

/* filesys.c关键函数说明 */
UINT8 CH376DiskConnect(void);      // 检测U盘连接状态
UINT8 CH376FileCreatePath(PUINT8); // 创建多级目录文件
UINT8 CH376ByteWrite(...);         // 字节写入操作
UINT8 CH376FileClose(UINT8);       // 关闭文件并更新长度

2.2 SPI通信时序优化

void SPI2_Init(void) {// 配置SPI为模式3（CPOL=1, CPHA=1）SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;// 8位数据格式，MSB先行SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;// 时钟预分频设置（18MHz主频时）SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_4;
}

2.3 中断处理机制

三、U盘读写程序实现

3.1 主程序逻辑分析

// main.c核心流程
while(1){// 等待U盘连接while(CH376DiskConnect() != USB_INT_SUCCESS)delay_ms(100);// 文件创建与写入CH376FileCreatePath("/洋桃.TXT");sprintf(buf, "洋桃电子 www.DoYoung.net/YT");CH376ByteWrite(buf, strlen(buf), NULL);// 安全关闭文件CH376FileClose(TRUE);
}

3.2 多级目录创建技巧

通过路径分隔符处理实现多级目录创建：

s=CH376FileCreatePath("/data/log/2023.TXT");

内部处理流程：

1. 解析"/data/log"路径
2. 逐级创建目录节点
3. 在log目录下创建2023.TXT

3.3 数据写入优化策略

采用分块写入机制防止缓冲区溢出：

#define WRITE_BLOCK_SIZE 64
for(int i=0; i<data_len; i+=WRITE_BLOCK_SIZE){uint16_t write_len = (data_len-i) > WRITE_BLOCK_SIZE ? WRITE_BLOCK_SIZE : (data_len-i);CH376ByteWrite(buf+i, write_len, &real_write);
}

四、文件系统操作全流程

4.1 标准操作流程

1. 设备初始化

   • SPI接口配置
   • CH376芯片复位
   • 设置USB主机模式

2. U盘检测

3. 文件操作

   • 路径解析与目录遍历
   • 文件指针定位
   • 数据块读写操作
   • FAT表更新

4.2 错误处理机制

建立三级错误恢复策略：

UINT8 file_operation_retry(uint8_t max_retry){uint8_t retry = 0;do{uint8_t status = CH376FileCreatePath(path);if(status == USB_INT_SUCCESS) return SUCCESS;if(status == ERR_DISK_DISCON) CH376DiskMount();}while(++retry < max_retry);return ERR_OPERATION_FAIL;
}

五、扩展设计思路

5.1 长文件名支持

启用EN_LONG_NAME宏定义：

#define EN_LONG_NAME
#define LONG_NAME_BUF_LEN 256

使用UNICODE编码方案：

uint16_t long_name[] = {0x6D4B,0x8BD5,0x6587,0x4EF6}; // "测试文件"
CH376CreateLongName(path, (PUINT8)long_name);

5.2 大文件存储优化

采用扇区级操作提升效率：

#define SECTOR_SIZE 512
uint8_t sector_buf[SECTOR_SIZE];
CH376SecWrite(sector_buf, 1, NULL); // 整扇区写入

5.3 文件系统监控

添加状态回调函数：

typedef void (*fs_callback)(uint8_t event);
void register_fs_callback(fs_callback cb){// 注册存储操作事件回调
}

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六、相关资源

[1] 洋桃电子B站课程-STM32入门100步
[2] STM32官方文档手册
[3] STM32F103固件函数库用户手册（中文）
[4] CH376（U盘文件读写）
[5] U盘读写文件程序

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📌 下期预告：下一期将探讨4x4阵列键盘，欢迎持续关注！

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实测开发版：洋桃1号开发版（基于STM32F103C8T6）
更新日志：

• v1.0 初始版本（2025-03-18）