/* 該程序用180行C代碼就能夠讀取FAT16文件系統U盤的根目錄,可以看到根目錄下的文件名,并可顯示首文件內容 */
/* 注意,該程序很不嚴謹,也沒有任何錯誤處理,對U盤兼容性較差,只是用于簡單試驗,作為參考 */
/* 單片機讀寫U盤的程序分為4層: 硬件USB接口層, BulkOnly傳輸協議層, RBC/SCSI命令層, FAT文件系統層 */

#include <stdio.h>
#include "CH375INC.H"		/* 定義CH375命令代碼及返回狀態 */
#include <reg51.h>			/* 以下定義適用于MCS-51單片機,其它單片機參照修改 */
#define	UINT8		unsigned char
#define	UINT16		unsigned short
#define	UINT32		unsigned long
#define	UINT8X		unsigned char xdata
#define	UINT8VX		unsigned char volatile xdata
UINT8VX		CH375_CMD_PORT _at_ 0xBDF1;	/* CH375命令端口的I/O地址 */
UINT8VX		CH375_DAT_PORT _at_ 0xBCF0;	/* CH375數據端口的I/O地址 */
#define		CH375_INT_WIRE		INT0	/* P3.2, 連接CH375的INT#引腳,用于查詢中斷狀態 */
UINT8X		DISK_BUFFER[512*32] _at_ 0x0000;	/* 外部RAM數據緩沖區的起始地址,長度不少于一次讀寫的數據長度 */

UINT32	DiskStart;		/* 邏輯盤的起始絕對扇區號LBA */
UINT8	SecPerClus;		/* 邏輯盤的每簇扇區數 */
UINT8	RsvdSecCnt;		/* 邏輯盤的保留扇區數 */
UINT16	FATSz16;		/* FAT16邏輯盤的FAT表占用的扇區數 */

/* ********** 硬件USB接口層,無論如何這層省不掉,單片機總要與CH375接口吧 ************************************************************ */

void	mDelaymS( UINT8 delay ) {		/* 以毫秒為單位延時,不精確,適用于24MHz時鐘MCS51 */
	UINT8	i, j, c;
	for ( i = delay; i != 0; i -- ) {
		for ( j = 200; j != 0; j -- ) c += 3;  /* 在24MHz時鐘下延時500uS */
		for ( j = 200; j != 0; j -- ) c += 3;  /* 在24MHz時鐘下延時500uS */
	}
}

void CH375_WR_CMD_PORT( UINT8 cmd ) {	/* 向CH375的命令端口寫入命令,周期不小于4uS,如果單片機較快則延時 */
	CH375_CMD_PORT=cmd;
	for ( cmd = 2; cmd != 0; cmd -- );	/* 發出命令碼前后應該各延時2uS,對于MCS51可以不需要延時 */
}
void CH375_WR_DAT_PORT( UINT8 dat ) {	/* 向CH375的數據端口寫入數據,周期不小于1.5uS,如果單片機較快則延時 */
	CH375_DAT_PORT=dat;					/* 因為MCS51單片機較慢所以實際上無需延時 */
}
UINT8 CH375_RD_DAT_PORT( void ) {		/* 從CH375的數據端口讀出數據,周期不小于1.5uS,如果單片機較快則延時 */
	return( CH375_DAT_PORT );			/* 因為MCS51單片機較慢所以實際上無需延時 */
}
UINT8 mWaitInterrupt( void ) {	/* 等待CH375中斷并獲取狀態,主機端等待操作完成,返回操作狀態 */
	while( CH375_INT_WIRE );  /* 查詢等待CH375操作完成中斷(INT#低電平) */
	CH375_WR_CMD_PORT( CMD_GET_STATUS );  /* 產生操作完成中斷,獲取中斷狀態 */
	return( CH375_RD_DAT_PORT( ) );
}

/* ********** BulkOnly傳輸協議層,被CH375內置了,無需編寫單片機程序 ************************************************************ */

/* ********** RBC/SCSI命令層,雖然被CH375內置了,但是要寫程序發出命令及收發數據 ************************************************************ */

UINT8	mInitDisk( void ) {	/* 初始化磁盤 */
	UINT8 Status;
	CH375_WR_CMD_PORT( CMD_GET_STATUS );  /* 產生操作完成中斷, 獲取中斷狀態 */
	Status = CH375_RD_DAT_PORT( );
	if ( Status == USB_INT_DISCONNECT ) return( Status );  /* USB設備斷開 */
	CH375_WR_CMD_PORT( CMD_DISK_INIT );  /* 初始化USB存儲器 */
	Status = mWaitInterrupt( );  /* 等待中斷并獲取狀態 */
	if ( Status != USB_INT_SUCCESS ) return( Status );  /* 出現錯誤 */
	CH375_WR_CMD_PORT( CMD_DISK_SIZE );  /* 獲取USB存儲器的容量 */
	Status = mWaitInterrupt( );  /* 等待中斷并獲取狀態 */
	if ( Status != USB_INT_SUCCESS ) {  /* 出錯重試 */
/* 對于CH375A芯片,建議在此執行一次CMD_DISK_R_SENSE命令 */
		mDelaymS( 250 );
		CH375_WR_CMD_PORT( CMD_DISK_SIZE );  /* 獲取USB存儲器的容量 */
		Status = mWaitInterrupt( );  /* 等待中斷并獲取狀態 */
	}
	if ( Status != USB_INT_SUCCESS ) return( Status );  /* 出現錯誤 */
	return( 0 );  /* U盤已經成功初始化 */
}

UINT8	mReadSector( UINT32 iLbaStart, UINT8 iSectorCount, UINT8X *oDataBuffer ) {		/* 從U盤讀取數據塊到緩沖區 */
/* iLbaStart 起始扇區號, iSectorCount 扇區數, oDataBuffer 緩沖區起址 */
	UINT16	mBlockCount;
	UINT8	c;
	CH375_WR_CMD_PORT( CMD_DISK_READ );  /* 從USB存儲器讀數據塊 */
	CH375_WR_DAT_PORT( (UINT8)iLbaStart );  /* LBA的最低8位 */
	CH375_WR_DAT_PORT( (UINT8)( iLbaStart >> 8 ) );
	CH375_WR_DAT_PORT( (UINT8)( iLbaStart >> 16 ) );
	CH375_WR_DAT_PORT( (UINT8)( iLbaStart >> 24 ) );  /* LBA的最高8位 */
	CH375_WR_DAT_PORT( iSectorCount );  /* 扇區數 */
	for ( mBlockCount = iSectorCount * 8; mBlockCount != 0; mBlockCount -- ) {  /* 數據塊計數 */
		c = mWaitInterrupt( );  /* 等待中斷并獲取狀態 */
		if ( c == USB_INT_DISK_READ ) {  /* 等待中斷并獲取狀態,USB存儲器讀數據塊,請求數據讀出 */
			CH375_WR_CMD_PORT( CMD_RD_USB_DATA );  /* 從CH375緩沖區讀取數據塊 */
			c = CH375_RD_DAT_PORT( );  /* 后續數據的長度 */
			while ( c -- ) *oDataBuffer++ = CH375_RD_DAT_PORT( );  /* 根據長度讀取數據并保存 */
			CH375_WR_CMD_PORT( CMD_DISK_RD_GO );  /* 繼續執行USB存儲器的讀操作 */
		}
		else break;  /* 返回錯誤狀態 */
	}
	if ( mBlockCount == 0 ) {
		c = mWaitInterrupt( );  /* 等待中斷并獲取狀態 */
		if ( c== USB_INT_SUCCESS ) return( 0 );  /* 操作成功 */
	}
	return( c );  /* 操作失敗 */
}

/* ********** FAT文件系統層,這層程序量實際較大,不過,該程序僅演示極簡單的功能,所以精簡 ************************************************************ */

UINT16	mGetPointWord( UINT8X *iAddr ) {	/* 獲取字數據,因為MCS51是大端格式,U盤FAT通常是小端格式,所以轉換 */
	return( iAddr[0] | (UINT16)iAddr[1] << 8 );
}

UINT8	mIdenDisk( void ) {		/* 識別分析當前邏輯盤 */
	UINT8	Status;
	DiskStart = 0;  /* 以下是非常簡單的FAT文件系統的分析,正式應用絕對不應該如此簡單,否則兼容性和容錯性差 */
	Status = mReadSector( 0, 1, DISK_BUFFER );  /* 讀取邏輯盤引導信息 */
	if ( Status != 0 ) return( Status );
	if ( DISK_BUFFER[0] != 0xEB && DISK_BUFFER[0] != 0xE9 ) {  /* 不是邏輯引導扇區 */
		DiskStart = DISK_BUFFER[0x1C6] | (UINT16)DISK_BUFFER[0x1C7] << 8 | (UINT32)DISK_BUFFER[0x1C8] << 16 | (UINT32)DISK_BUFFER[0x1C9] << 24;
		Status = mReadSector( DiskStart, 1, DISK_BUFFER );  /* 根據新的起始扇區號讀取邏輯盤引導信息 */
		if ( Status != 0 ) return( Status );
	}
	SecPerClus = DISK_BUFFER[0x0D];  /* 每簇扇區數 */
	RsvdSecCnt = DISK_BUFFER[0x0E];  /* 邏輯盤的保留扇區數 */
	FATSz16 = mGetPointWord( &DISK_BUFFER[0x16] );  /* FAT表占用扇區數 */
	return( 0 );  /* 成功 */
}

UINT16	mLinkCluster( UINT16 iCluster ) {	/* 獲得指定簇號的鏈接簇 */
/* 輸入: iCluster 當前簇號, 返回: 原鏈接簇號, 如果為0則說明錯誤 */
	UINT8	Status;
	Status = mReadSector( DiskStart + RsvdSecCnt + iCluster / 256, 1, DISK_BUFFER );  /* 讀取簇號所在的FAT扇區 */
	if ( Status != 0 ) return( 0 );  /* 錯誤 */
	return( mGetPointWord( &DISK_BUFFER[ ( iCluster + iCluster ) & 0x01FF ] ) );  /* 取原簇鏈接 */
}

UINT32	mClusterToLba( UINT16 iCluster ) {	/* 將簇號轉換為絕對LBA扇區地址 */
	return( DiskStart + RsvdSecCnt + FATSz16 + FATSz16 + 32 + ( iCluster - 2 ) * SecPerClus );  /* 將簇號轉換為LBA,得當前操作的起始LBA */
}

void	mInitSTDIO( void ) {	/* 僅用于調試用途及顯示內容到PC機,與該程序功能完全無關,為printf和getkey輸入輸出初始化串口 */
	SCON = 0x50; PCON = 0x80; TMOD = 0x20; TH1 = 0xf3; TR1 = 1; TI = 1;  /* 24MHz晶振, 9600bps */
}
void	mStopIfError( UINT8 iErrCode ) {	/* 如果錯誤則停止運行并顯示錯誤狀態,正式應用還需要分析處理 */
	if ( iErrCode == 0 ) return;
	printf( "Error status, %02X\n", (UINT16)iErrCode );
}

main( ) {
	UINT8	Status;
	UINT8X	*CurrentDir;
	UINT16	Cluster;
	mDelaymS( 200 );  /* 延時200毫秒 */
	mInitSTDIO( );
	CH375_WR_CMD_PORT( CMD_SET_USB_MODE );  /* 初始化CH375,設置USB工作模式 */
	CH375_WR_DAT_PORT( 6 );  /* 模式代碼,自動檢測USB設備連接 */
	while ( 1 ) {
		printf( "Insert USB disk\n" );
		while ( mWaitInterrupt( ) != USB_INT_CONNECT );  /* 等待U盤連接 */
		mDelaymS( 250 );  /* 延時等待U盤進入正常工作狀態 */
		Status = mInitDisk( );  /* 初始化U盤,實際是識別U盤的類型,不影響U盤中的數據,在所有讀寫操作之前必須進行此步驟 */
		mStopIfError( Status );
		Status = mIdenDisk( );  /* 識別分析U盤文件系統,必要操作 */
		mStopIfError( Status );
		Status = mReadSector( DiskStart + RsvdSecCnt + FATSz16 + FATSz16, 32, DISK_BUFFER );  /* 讀取FAT16邏輯盤的根目錄,通常根目錄占用32個扇區 */
		mStopIfError( Status );
		for ( CurrentDir = DISK_BUFFER; CurrentDir[0] != 0; CurrentDir += 32 ) {  /* 分析處理已經讀到內存中的根目錄 */
			if ( ( CurrentDir[0x0B] & 0x08 ) == 0 && CurrentDir[0] != 0xE5 ) {  /* 是文件名或者目錄名,不是被刪除的 */
				CurrentDir[0x0B] = 0;  /* 為了便于顯示,設置文件名或者目錄名的結束標志,否則會一直顯示下去,實際應用不能置0 */
				printf( "Name: %s\n", CurrentDir );  /* 通過串口輸出顯示,當然在仿真器中可以直接看內存 */
			}
		}  /* 以上顯示根目錄下的所有文件名,以下打開第一個文件,如果是C文件的話 */
		if ( ( DISK_BUFFER[0x0B] & 0x08 ) == 0 && DISK_BUFFER[0] != 0xE5 && DISK_BUFFER[8] == 'C' ) {  /* 第一個文件是C文件 */
			Cluster = mGetPointWord( &DISK_BUFFER[0x1A] );  /* 文件的首簇 */
			while ( Cluster < 0xFFF8 ) {  /* 文件簇未結束 */
				if ( Cluster == 0 ) mStopIfError( 0x8F );  /* 對于首簇,可能是0長度文件而非錯誤,對于鏈接簇,可能是錯誤 */
				Status = mReadSector( mClusterToLba( Cluster ), SecPerClus, DISK_BUFFER );  /* 讀取首簇到緩沖區 */
				mStopIfError( Status );
				DISK_BUFFER[30] = 0; printf( "Data: %s\n", DISK_BUFFER );  /* 先強制字符串結束,顯示簇的第一行字符 */
				Cluster = mLinkCluster( Cluster );  /* 獲取鏈接簇,返回0說明錯誤 */
			}
		}
		while ( mWaitInterrupt( ) != USB_INT_DISCONNECT );  /* 等待U盤拔出 */
		mDelaymS( 250 );
	}
}