• 正文
  • 相關(guān)推薦
申請入駐 產(chǎn)業(yè)圖譜

U盤容量大小造假技術(shù)手段實現(xiàn)之8M變4G(以STM32 SPI_FLASH為例)

2021/02/26
358
加入交流群
掃碼加入
獲取工程師必備禮包
參與熱點資訊討論

以前經(jīng)常聽別人說上某多或者某寶買便宜U盤的時候發(fā)現(xiàn)被坑，比如一個U盤大小是4GB，買回來到了手上插上PC端電腦顯示也是4GB，但是真正用的時候發(fā)現(xiàn)并沒有那么多，可能就只有那么幾百MB的大小，甚至是幾MB的大小，這些商家為了利益便會使用這樣投機的方法，其目的是榨取用戶的金錢；因此這樣的商家真的很無良。當然不止是U盤可以這么來造假，其實市面上很多產(chǎn)品存儲部分為了滿足招標參數(shù)可能也會這么來搞， 那么這種手段是怎么來實現(xiàn)的呢？我們簡單的用SPI_FLASH來模擬一下，揭露無良商家的丑陋的一面：

以下例程基于野火霸道秉火STM32開發(fā)板

關(guān)于開發(fā)板的詳細資料請使用野火大學(xué)堂進行下載：

 

1、使用STM32CubeMX建立一個基本工程

1.1 RCC時鐘配置

1.2 SYS配置

1.3 SPI配置(用于驅(qū)動W25Q64的SPI FLASH)

PA4在這里是片選引腳

1.4 調(diào)試串口配置

1.5 USB配置

1.6、Fatfs文件系統(tǒng)配置

1.7、按鍵配置

用于手動刪除扇區(qū)。

1.8、堆棧設(shè)置

 

2、移植SPI_FLASH驅(qū)動

開發(fā)板例程里有，我們直接復(fù)制過來簡單修改添加即可，詳細請下載文末例程。

3、讓FLASH適配fatfs以及USB MSC

3.1、Fatfs適配

先適配fatfs，首先打開user_diskio.c，然后添加spi_flash的頭文件，接下來填寫接口：

USER_initialize
USER_status
USER_read
USER_write
USER_ioctl
 
(1)USER_initialize接口
DSTATUS USER_initialize (
 BYTE pdrv           /* Physical drive nmuber to identify the drive */
)
{
  /* USER CODE BEGIN INIT */
    SPI_FLASH_Init();
    return RES_OK ;
  /* USER CODE END INIT */
}

這個很簡單，直接寫個SPI初始化函數(shù)然后返回RES_OK就行了。

(2)USER_status接口
DSTATUS USER_status (
 BYTE pdrv       /* Physical drive number to identify the drive */
)
{
  /* USER CODE BEGIN STATUS */
    return RES_OK;
  /* USER CODE END STATUS */
}

不捕捉對應(yīng)的狀態(tài)，直接返回RES_OK。

(3)DRESULT USER_read接口
DRESULT USER_read (
 BYTE pdrv,      /* Physical drive nmuber to identify the drive */
 BYTE *buff,     /* Data buffer to store read data */
 DWORD sector,   /* Sector address in LBA */
 UINT count      /* Number of sectors to read */
)
{
  /* USER CODE BEGIN READ */
    SPI_FLASH_BufferRead(buff, sector * 4096, count * 4096);
    return RES_OK;
  /* USER CODE END READ */
}

實現(xiàn)對SPI FLASH的讀，由于野火的例程里讀FLASH這個接口不是說直接傳0,1,2,3...的編號就表示第0、1、2、3...個扇區(qū)，而是讀一個扇區(qū)，再讀下一個的時候需要偏移4096個字節(jié)(一個扇區(qū)的大小)才是下一個扇區(qū)，所以記得這里要乘上4096(一個扇區(qū)的大小)，就剛好是一個扇區(qū)，這個取決于驅(qū)動接口怎么寫，有些接口如果內(nèi)部乘了4096，那么在這里就不需要乘以4096了。

 
(4)DRESULT USER_write接口
DRESULT USER_write (
 BYTE pdrv,          /* Physical drive nmuber to identify the drive */
 const BYTE *buff,   /* Data to be written */
 DWORD sector,       /* Sector address in LBA */
 UINT count          /* Number of sectors to write */
)
{
  /* USER CODE BEGIN WRITE */
    /* USER CODE HERE */
    SPI_FLASH_SectorErase(sector * 4096);
    SPI_FLASH_BufferWrite((BYTE *)buff, sector * 4096, count * 4096);
    return RES_OK;
  /* USER CODE END WRITE */
}

寫的話需要先調(diào)用扇區(qū)擦除，再寫，這是SPI FLASH的特性，和讀接口一樣，這里也需要乘上4096。

(5)DRESULT USER_ioctl接口
DRESULT USER_ioctl (
 BYTE pdrv,      /* Physical drive nmuber (0..) */
 BYTE cmd,       /* Control code */
 void *buff      /* Buffer to send/receive control data */
)
{
  /* USER CODE BEGIN IOCTL */
    DRESULT res = RES_ERROR;

    if(pdrv != 0)   return RES_PARERR;

    switch(cmd)
    {
    case CTRL_SYNC:
        res = RES_OK;
        break;

    case GET_SECTOR_COUNT:
       // *(DWORD*)buff = 2048;
    *(DWORD*)buff = 1048576 ; //4GB = 4 * 1024 * 1024KB / 4KB = 1048576個扇區(qū)
        res = RES_OK;
        break;

    case GET_SECTOR_SIZE:
        *(WORD*)buff = 4096;
        res = RES_OK;
        break;

    case GET_BLOCK_SIZE:
        *(DWORD*)buff = 1;
        res = RES_OK;
        break;

    default:
        res = RES_PARERR;
        break;

    }

    return res;
  /* USER CODE END IOCTL */
}

GET_SECTOR_COUNT指的是獲取扇區(qū)的個數(shù)，這里我們需要把SPI FLASH的大小從8MB擴容到4GB，所以我們要計算一下4GB一共有多少個扇區(qū)，計算公式如下：

4GB = 4 * 1024MB = 4 * 1024 * 1024KB
總扇區(qū)數(shù) = 4 * 1024 * 1024 KB / 4KB = 1048576

所以，直接把這個參數(shù)寫成1048576即可。

GET_SECTOR_SIZE指的是一個扇區(qū)的大小。

GET_BLOCK_SIZE指的是一個塊的大小，這里不需要，直接返回1。

參考官網(wǎng)文檔關(guān)于參數(shù)描述來實現(xiàn)即可：

 

2.2、USB MSC適配

打開usbd_storage_if.c，包含SPI_FLASH驅(qū)動的頭文件，然后實現(xiàn)如下接口即可：

STORAGE_Init_FS
STORAGE_GetCapacity_FS
STORAGE_Read_FS
STORAGE_Write_FS
STORAGE_Write_FS
 
(1)STORAGE_Init_FS接口
int8_t STORAGE_Init_FS(uint8_t lun)
{
  /* USER CODE BEGIN 2 */

  return (USBD_OK);
  /* USER CODE END 2 */
}

直接返回OK即可，因為驅(qū)動已經(jīng)在fatfs里初始化過了。

(2)STORAGE_GetCapacity_FS接口
#define W25Q64FV_FLASH_SIZE                  0x800000 /* 64 MBits => 8MBytes */
#define W25Q128FV_SUBSECTOR_SIZE             0x1000    /* 4096 subsectors of 4kBytes */

int8_t STORAGE_GetCapacity_FS(uint8_t lun, uint32_t *block_num, uint16_t *block_size)
{
  /* USER CODE BEGIN 3 */
  //*block_num  = W25Q64FV_FLASH_SIZE/W25Q128FV_SUBSECTOR_SIZE;
 *block_num = 1048576 ;
 *block_size = W25Q128FV_SUBSECTOR_SIZE;
  return (USBD_OK);
  /* USER CODE END 3 */
}

這里的block_num指的是扇區(qū)的個數(shù)，直接把4GB的計算出來參數(shù)個數(shù)填寫在這里即可，block_size指的是一個扇區(qū)的大小，這里是4096。

(3)STORAGE_Read_FS接口
int8_t STORAGE_Read_FS(uint8_t lun, uint8_t *buf, uint32_t blk_addr, uint16_t blk_len)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
 SPI_FLASH_BufferRead(buf,blk_addr*4096,blk_len*4096);
  return (USBD_OK);
  /* USER CODE END 6 */
}

讀函數(shù)很簡單，直接實現(xiàn)即可。

(4)STORAGE_Write_FS接口
int8_t STORAGE_Write_FS(uint8_t lun, uint8_t *buf, uint32_t blk_addr, uint16_t blk_len)
{
  /* USER CODE BEGIN 7 */
 SPI_FLASH_SectorErase(blk_addr * 4096);
  SPI_FLASH_BufferWrite(buf, blk_addr * 4096, blk_len * 4096);
  return (USBD_OK);
  /* USER CODE END 7 */
}

寫函數(shù)，也是一樣，先擦除扇區(qū)再寫，但是注意了，如果復(fù)制進來的數(shù)據(jù)超過本身FLASH的大小，是會破壞分區(qū)表的。

(5)STORAGE_GetMaxLun_FS接口
int8_t STORAGE_GetMaxLun_FS(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 8 */
 // return (STORAGE_LUN_NBR - 1);
 return 0 ;
  /* USER CODE END 8 */
}

指的是操作一個設(shè)備，NBR此時為1。

4、實現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯

為了方便調(diào)試，實現(xiàn)printf的重定向:

//定義printf的重定向函數(shù)fputc，滿足串口調(diào)試打印
int fputc(int ch, FILE* file)
{
    HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)&ch, 1, 1000);
    return ch;
}

main函數(shù)里主要完成以下功能：

  • 1、掛載SPI_FLASH2、循環(huán)讀取按鍵狀態(tài)，手動刪除分區(qū)表后重啟

SPI_FLASH在第一次上電的時候里面是沒有任何東西的，我們可以選擇直接格式化或者在PC端格式化，但這里我采用的是直接在PC端進行格式化，所以直接掛載即可，失敗也沒事。

uint8_t Mount_Fatfs(void)
{
    retUSER = f_mount(&USERFatFS, USERPath, 1);

    if(retUSER != FR_OK)
    {
        printf("spi-flash文件系統(tǒng)掛載失敗rn");
        return 1 ;
    }

    printf("spi-flash文件系統(tǒng)掛載成功rn");
    return 0 ;
}

按鍵邏輯很簡單，當按下按鍵時，擦除SPI FLASH的第一個扇區(qū)，因為Fatfs的分區(qū)表就放在第一個扇區(qū)：

while (1)
    {
        /* USER CODE END WHILE */

        /* USER CODE BEGIN 3 */
        if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_13) == GPIO_PIN_SET)
        {
            HAL_Delay(100);

            if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_13) == GPIO_PIN_SET)
            {
                printf("有按鍵按下...擦除第一個扇區(qū)，其實就是把FAT分區(qū)表刪掉了!n");
                SPI_FLASH_SectorErase(0);
                printf("即將重啟!n");
                HAL_NVIC_SystemReset();
            }
        }
    }

main函數(shù)整體實現(xiàn)如下：

int main(void)
{
    /* USER CODE BEGIN 1 */

    /* USER CODE END 1 */

    /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

    /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
    HAL_Init();

    /* USER CODE BEGIN Init */

    /* USER CODE END Init */

    /* Configure the system clock */
    SystemClock_Config();

    /* USER CODE BEGIN SysInit */

    /* USER CODE END SysInit */

    /* Initialize all configured peripherals */
    MX_GPIO_Init();
    MX_SPI1_Init();
    MX_USART1_UART_Init();
    MX_FATFS_Init();
    MX_USB_DEVICE_Init();
    /* USER CODE BEGIN 2 */
    HAL_Delay(2);
    SPI_FLASH_Init();
    /*掛載SPI FLASH*/
    Mount_Fatfs();
    /* USER CODE END 2 */

    /* Infinite loop */
    /* USER CODE BEGIN WHILE */
    while (1)
    {
        /* USER CODE END WHILE */

        /* USER CODE BEGIN 3 */
        if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_13) == GPIO_PIN_SET)
        {
            HAL_Delay(100);

            if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_13) == GPIO_PIN_SET)
            {
                printf("有按鍵按下...擦除第一個扇區(qū)，其實就是把FAT分區(qū)表刪掉了!n");
                SPI_FLASH_SectorErase(0);
                printf("即將重啟!n");
                HAL_NVIC_SystemReset();
            }
        }
    }

    /* USER CODE END 3 */
}

 

5、運行結(jié)果

將程序編譯完下載到開發(fā)板上：

接下來我們需要手動格式化，點擊格式化磁盤

格式化的過程可能會比較久，耐心等一下，格式化成功后顯示如下：

接下來打開這個磁盤，放一個小于8MB的文件進去：

接下來將開發(fā)板斷電重啟：

由于我們在PC端進行了格式化，所以斷電重啟后提示的就是掛載成功了！接下來我們打開這個U盤，看到如下文件就已經(jīng)被存儲在了SPI FLASH的Fatfs文件系統(tǒng)里了，并且可以正常打開瀏覽：

那如果我們復(fù)制一個超出FLASH大小的文件到盤里會怎么樣呢？？一樣可以復(fù)制進去，然后也一樣可以在PC端打開：

 

但是，斷電重啟之后就嘿嘿嘿了：

 

然后我們就會發(fā)現(xiàn)之前存進去的文件打開都是失敗的了，很顯然分區(qū)表已經(jīng)被破壞了。

這個例程里我做了一個按鍵，用來恢復(fù)分區(qū)表，按下對應(yīng)的按鍵重啟然后重新格式化即可；至此，我們成功的把8MB的FLASH擴容成了4GB(注意，感官上的4GB哈，不是真正的4GB)。

4、例程開源地址

本節(jié)代碼已同步到碼云的代碼倉庫中,獲取方法如下：

碼云倉庫：

https://gitee.com/morixinguan/personal-open-source-project/tree/master/7.usb_fatfs_msc_expansion

獲取項目方法：

git clone https://gitee.com/morixinguan/personal-open-source-project.git

我還將之前做的一些項目以及練習例程在近期內(nèi)全部上傳完畢，與大家一起分享交流，如果有任何問題或者對該項目感興趣，歡迎加我微信：morixinguan一起交流學(xué)習。

相關(guān)推薦

登錄即可解鎖
  • 海量技術(shù)文章
  • 設(shè)計資源下載
  • 產(chǎn)業(yè)鏈客戶資源
  • 寫文章/發(fā)需求
立即登錄

本科畢業(yè)于華南理工大學(xué)，現(xiàn)美國卡羅爾工商管理碩士研究生在讀，曾就職于世界名企偉易達、聯(lián)發(fā)科技等，多年嵌入式產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)驗，在智能玩具、安防產(chǎn)品、平板電腦、手機開發(fā)有豐富的實戰(zhàn)開發(fā)經(jīng)驗，現(xiàn)任深圳市云之手科技有限公司副總經(jīng)理、研發(fā)總工程師。