Учтите, что в STM32 USB работает только на FullSpeed, так что скорость будет не более 1 МБ/с. А с FatFS без доработок напильником не поднимется выше нескольких десятков килобайт/c. Надо ставить внешний ULPI для работы в High Speed. Для стыковки с ПЛИС рекомендую посмотреть на FX3 от Cypress. Она может работать как High Speed Host и как Super Speed Device.