[應用] 以 ESP32 無線網為基礎，存取共享CF卡的FTP系統

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系統架構

        與虎尾科大教授合作開發 "以無線網路為基礎，透過 FTP 的方式存取共享的CF卡" 的系統，本系統由數個主要元件所組成，如下圖一所示，控制的核心為 ARM Cortex-M3 的晶片 STM32F207，無線通訊採用外接 ESP32S 的模組，參考[1][2]，模組韌體負責處理 FTP socket連線。STM32F207 與無線模組之間的介面採用 UART 或 SPI 通訊，負責雙向的傳送資料。
        CF卡介面採用硬碟的 IDE 介面，參考[3]，系統規劃兩個不同來源的訊號可以存取 CF卡，但是同一時間只能允許其中一個訊號可存取，於是設計上規劃一個 bus 切換電路。

圖一：系統方塊圖
圖一：系統方塊圖

       CF卡介面說明：首先，系統存取需檢查CF卡是否插在介面上面，可以透過 CF_nCD1 和CF_nCD2 腳位訊號得知情況。CF_nCS0和CF_nCS1腳位用來區分不同位址空間，控制IDE的暫存器被定義在不同的位址空間。CF_SA0~2就是位址線，CF_D0~15是資料線。
       CF卡的存取對應到 STM32F207的FMSC介面，在韌體程式裡，將 FMSC介面規劃為16-bit Memory I/O存取介面，0x68000000這個位址範圍分配給CF_nCS0使用，而0x6C000000這個位址範圍分配給CF_nCS1使用。當硬體規劃好線路後，控制CF卡需要驅動程式才能進行讀寫，首先要把CF卡當成一個IDE硬碟來看待，然後設計驅動程式時需要了解如何存取IDE硬碟的指令，請參考[5][6]。

圖二：電路板俯視圖


      無線模組ESP32的韌體架構使用FreeRTOS做為系統的作業系統，韌體創建三個task：TaskBlink、TaskWiFiConn、TaskFtp，如下圖所示。第一個用來讓模組上的燈號每秒閃爍一次，第二個是WiFi client連線到WiFi AP，成功後，板子上的D5燈號會亮。原始碼提供兩種方式，一種是WiFi station模式，另一種是WiFi AP模式，端看環境適合哪一種使用方式。第三個負責處理FTP的連線，以及FTP指令和資料傳輸。當WiFi連線後，模組做為FTP server負責監聽client的連線，但因為避免CF卡有共享的問題，目前韌體設計只能允許一個client連線。
圖三：ESP32 韌體架構圖

      STM32F207的韌體架構也是使用FreeRTOS做為系統的作業系統，韌體創建三個task：RoutineProcess、ComPortTxTask、ComPortRxTask，如下圖所示。第一個用來讓模組上的燈號每秒閃爍一次，同時也偵測CF卡是否插入，一旦偵測到，必須讀取卡上的FAT32表。第二個是負責處理UART傳輸，將資料傳給ESP32模組，再由無線網路發送出去，創建一個名為UartTx的queue，存放傳送的資料，一段時間後利用DMA方式發送出去。第三個負責處理UART接收，接收來自ESP32模組的命令，創建一個名為UartRx的queue，存放來自中斷USART1_IRQHandler的資料。
圖四：STM32韌體架構圖

影片：本系統操作的過程 (FTP active)

影片：本系統操作的過程 (FTP passive)

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