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

以前經(jīng)常聽(tīng)別人說(shuō)上某多或者某寶買(mǎi)便宜U盤(pán)的時(shí)候發(fā)現(xiàn)被坑，比如一個(gè)U盤(pán)大小是4GB，買(mǎi)回來(lái)到了手上插上PC端電腦顯示也是4GB，但是真正用的時(shí)候發(fā)現(xiàn)并沒(méi)有那么多，可能就只有那么幾百M(fèi)B的大小，甚至是幾MB的大小，這些商家為了利益便會(huì)使用這樣投機(jī)的方法，其目的是榨取用戶(hù)的金錢(qián)；因此這樣的商家真的很無(wú)良。當(dāng)然不止是U盤(pán)可以這么來(lái)造假，其實(shí)市面上很多產(chǎn)品存儲(chǔ)部分為了滿(mǎn)足招標(biāo)參數(shù)可能也會(huì)這么來(lái)搞， 那么這種手段是怎么來(lái)實(shí)現(xiàn)的呢？我們簡(jiǎn)單的用SPI_FLASH來(lái)模擬一下，揭露無(wú)良商家的丑陋的一面：

以下例程基于野火霸道秉火STM32開(kāi)發(fā)板

關(guān)于開(kāi)發(fā)板的詳細(xì)資料請(qǐng)使用野火大學(xué)堂進(jìn)行下載：

1、使用STM32CubeMX建立一個(gè)基本工程

1.1 RCC時(shí)鐘配置

1.2 SYS配置

1.3 SPI配置(用于驅(qū)動(dòng)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(dòng)刪除扇區(qū)。

1.8、堆棧設(shè)置

2、移植SPI_FLASH驅(qū)動(dòng)

開(kāi)發(fā)板例程里有，我們直接復(fù)制過(guò)來(lái)簡(jiǎn)單修改添加即可，詳細(xì)請(qǐng)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(kāi)user_diskio.c，然后添加spi_flash的頭文件，接下來(lái)填寫(xiě)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(gè)很簡(jiǎn)單，直接寫(xiě)個(gè)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(duì)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(shí)現(xiàn)對(duì)SPI FLASH的讀，由于野火的例程里讀FLASH這個(gè)接口不是說(shuō)直接傳0,1,2,3...的編號(hào)就表示第0、1、2、3...個(gè)扇區(qū)，而是讀一個(gè)扇區(qū)，再讀下一個(gè)的時(shí)候需要偏移4096個(gè)字節(jié)(一個(gè)扇區(qū)的大小)才是下一個(gè)扇區(qū)，所以記得這里要乘上4096(一個(gè)扇區(qū)的大小)，就剛好是一個(gè)扇區(qū)，這個(gè)取決于驅(qū)動(dòng)接口怎么寫(xiě)，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(xiě)的話(huà)需要先調(diào)用扇區(qū)擦除，再寫(xiě)，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(gè)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(gè)數(shù)，這里我們需要把SPI FLASH的大小從8MB擴(kuò)容到4GB，所以我們要計(jì)算一下4GB一共有多少個(gè)扇區(qū)，計(jì)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(gè)參數(shù)寫(xiě)成1048576即可。

GET_SECTOR_SIZE指的是一個(gè)扇區(qū)的大小。

GET_BLOCK_SIZE指的是一個(gè)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(lái)實(shí)現(xiàn)即可：

2.2、USB MSC適配

打開(kāi)usbd_storage_if.c，包含SPI_FLASH驅(qū)動(dòng)的頭文件，然后實(shí)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?yàn)轵?qū)動(dòng)已經(jīng)在fatfs里初始化過(guò)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(gè)數(shù)，直接把4GB的計(jì)算出來(lái)參數(shù)個(gè)數(shù)填寫(xiě)在這里即可，block_size指的是一個(gè)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(jiǎn)單，直接實(shí)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(xiě)函數(shù)，也是一樣，先擦除扇區(qū)再寫(xiě)，但是注意了，如果復(fù)制進(jìn)來(lái)的數(shù)據(jù)超過(guò)本身FLASH的大小，是會(huì)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(gè)設(shè)備，NBR此時(shí)為1。

4、實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯

為了方便調(diào)試，實(shí)現(xiàn)printf的重定向:

//定義printf的重定向函數(shù)fputc，滿(mǎn)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(dòng)刪除分區(qū)表后重啟

SPI_FLASH在第一次上電的時(shí)候里面是沒(méi)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(jìn)行格式化，所以直接掛載即可，失敗也沒(méi)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(jiǎn)單，當(dāng)按下按鍵時(shí)，擦除SPI FLASH的第一個(gè)扇區(qū)，因?yàn)镕atfs的分區(qū)表就放在第一個(gè)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(gè)扇區(qū)，其實(shí)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(shí)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(gè)扇區(qū)，其實(shí)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(yùn)行結(jié)果

將程序編譯完下載到開(kāi)發(fā)板上：

接下來(lái)我們需要手動(dòng)格式化，點(diǎn)擊格式化磁盤(pán)

格式化的過(guò)程可能會(huì)比較久，耐心等一下，格式化成功后顯示如下：

接下來(lái)打開(kāi)這個(gè)磁盤(pán)，放一個(gè)小于8MB的文件進(jìn)去：

接下來(lái)將開(kāi)發(fā)板斷電重啟：

由于我們?cè)赑C端進(jìn)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(lái)我們打開(kāi)這個(gè)U盤(pán)，看到如下文件就已經(jīng)被存儲(chǔ)在了SPI FLASH的Fatfs文件系統(tǒng)里了，并且可以正常打開(kāi)瀏覽：

那如果我們復(fù)制一個(gè)超出FLASH大小的文件到盤(pán)里會(huì)怎么樣呢？？一樣可以復(fù)制進(jìn)去，然后也一樣可以在PC端打開(kāi)：

但是，斷電重啟之后就嘿嘿嘿了：

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

這個(gè)例程里我做了一個(gè)按鍵，用來(lái)恢復(fù)分區(qū)表，按下對(duì)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(kuò)容成了4GB(注意，感官上的4GB哈，不是真正的4GB)。

4、例程開(kāi)源地址

本節(jié)代碼已同步到碼云的代碼倉(cāng)庫(kù)中,獲取方法如下：

碼云倉(cāng)庫(kù)：

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

獲取項(xiàng)目方法：

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

我還將之前做的一些項(xiàng)目以及練習(xí)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(wèn)題或者對(duì)該項(xiàng)目感興趣，歡迎加我微信：morixinguan一起交流學(xué)習(xí)。