STM32 USB設(shè)計(jì) 單片機(jī)程序篇 - 全文

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　　首先，我們來看看usb的工作過程。

　　當(dāng)usb設(shè)備接入到主機(jī)時(shí)，主機(jī)開始枚舉usb設(shè)備，并向usb設(shè)備發(fā)出指令要求獲取usb設(shè)備的相關(guān)描述信息，其中包括設(shè)備描述(device descriptor)、配置描述(configuration descriptor)、接口描述(interface descriptor)、端點(diǎn)描述(endpoint descriptor)等。這些信息是通過端點(diǎn)0(endpoint 0)傳送到主機(jī)的。獲取各種描述信息后，操作系統(tǒng)會(huì)為其配置相應(yīng)的資源。這樣主機(jī)就可以與設(shè)備之間進(jìn)行通信了。

　　usb通訊有四種通訊方式控制(control)、中斷(interrupt)、批量(bulk)和同步( synchronous)。usb通訊是通過管道(pipe)實(shí)現(xiàn)的。管道是一個(gè)抽象的概念，指的是主機(jī)與設(shè)備之間通訊的虛擬鏈路。不如說一個(gè)usb通訊 主機(jī)A和設(shè)備B，其中有bulk in(批量輸入)、bulk out(批量輸出)、control out(控制輸出)三種通訊方式，那么A與B之間的通訊管道就有三個(gè)。(這里明確一個(gè)概念，在usb通信中數(shù)據(jù)流向都是相對(duì)設(shè)備來說的，in表示設(shè)備向主 機(jī)傳送數(shù)據(jù)，out表示表示主機(jī)箱設(shè)備傳輸數(shù)據(jù))。在設(shè)備一端，每個(gè)管道對(duì)應(yīng)一個(gè)端點(diǎn)，端點(diǎn)配置相關(guān)的寄存器和緩沖區(qū)。在通訊之前需對(duì)端點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)設(shè)置。 在通信中，只需向緩沖寫或讀數(shù)據(jù)，并置位相關(guān)比特位即可。

　　下面具體從usb的中斷輸入輸出來講述基于keil C mdk開發(fā)環(huán)境的stm32的USB接口單片機(jī)程序設(shè)計(jì)。值得一提的是，st或相關(guān)公司給我們提供許多封裝函數(shù)和相關(guān)例子，我們可以根據(jù)其中的例子并進(jìn)行修改即可實(shí)現(xiàn)我們自己需要的usb通訊程序。

　　1.usb描述符配置

　　從上面的講述可以看出，usb描述符是usb通訊的前提。主機(jī)必須先了解設(shè)備后才能與其進(jìn)行通訊。在st提供的例子中，描述符都在usb_des.c文件進(jìn)行定義，下面就其中的Joystick例子說明usb描述負(fù)的配置。

　　1.1設(shè)備描述符

　　const u8 Joystick_DeviceDescriptor[JOYSTICK_SIZ_DEVICE_DESC] =

　　{

　　0x12, /*本描述長度*/

　　USB_DEVICE_DESCRIPTOR_TYPE, /*指明為設(shè)備描述符*/

　　0x00,

　　0x02,

　　0x00,

　　0x00,

　　0x00,

　　0x40, /*最大數(shù)據(jù)包大小為64字節(jié)(對(duì)于端點(diǎn)0而言)*/

　　0x84, /*生產(chǎn)商ID*/

　　0x19,

　　0x06, /*產(chǎn)品ID*/

　　0x04,

　　0x00,

　　0x02,

　　1,

　　2,

　　3,

　　0x01 /*配置描述符數(shù)目*/

　　}

　　設(shè)備描述符兩個(gè)重要參數(shù)是生產(chǎn)商ID和產(chǎn)品ID，主機(jī)將根據(jù)以上兩個(gè)ID為設(shè)備選擇相應(yīng)驅(qū)動(dòng)程序。在我們的應(yīng)用中，我們一般只需修改例子中的這兒兩個(gè)參數(shù)即可完成設(shè)備描述符的設(shè)置。

　　1.2配置描述符

　　const u8 Joystick_ConfigDescriptor[JOYSTICK_SIZ_CONFIG_DESC] =

　　{

　　0x09,

　　USB_CONFIGURATION_DESCRIPTOR_TYPE,

　　JOYSTICK_SIZ_CONFIG_DESC,

　　0x00,

　　0x01, /*接口數(shù)目*/

　　0x01, /*Set_Configuration命令所需要的參數(shù)值*/

　　0x00, /*描述該配置的字符串的索引值*/

　　0xE0, /*供電模式的選擇，bus供電、自供電、支持wakeup*/

　　0x32, /*最大供電電流*/

　　/************** 接口1配置****************/

　　0x09,

　　USB_INTERFACE_DESCRIPTOR_TYPE,

　　0x00, /*接口編號(hào)*/

　　0x00,

　　0x02, /*端點(diǎn)數(shù)*/

　　0x00,

　　0x00,

　　0x00,

　　0, /*接口描述符索引值*/

　　/******************** 端點(diǎn)1輸出描述********************/

　　0x07,

　　USB_ENDPOINT_DESCRIPTOR_TYPE,

　　0x81, /*端點(diǎn)地址，b.7表示方向(1為in，0為out)b.0-b.3為端點(diǎn)標(biāo)號(hào)*/

　　0x03, /*端點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸方式*/

　　0x08, /*最大數(shù)據(jù)包大小*/

　　0x00,

　　0x20,

　　/******************** 端點(diǎn)1輸入描述********************/

　　0x07,

　　USB_ENDPOINT_DESCRIPTOR_TYPE,

　　0x01, /*端點(diǎn)地址*/

　　0x03, /*端點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸方式*/

　　0x40, /*最大數(shù)據(jù)包大小*/

　　0x00,

　　0x20,

　　}

　　配置描述符中包括了接口、端點(diǎn)的配置。如果設(shè)備為HID設(shè)備，在配置描述符中還應(yīng)加入HID描述，具體描述可以參照J(rèn)oystick例子的配置。

　　還有一些其他配置可以參可相關(guān)資料與例子加以理解。

　　2USB通訊的執(zhí)行過程。

　　首先，當(dāng)主機(jī)數(shù)據(jù)傳送到USB設(shè)備，USB怎樣接收命令和數(shù)據(jù)呢?USB首先會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷，這個(gè)中斷在stm32fxxx_it.c文件的 USB_HP_CAN_TX_IRQHandler和USB_LP_CAN_RX0_IRQHandler中定義，一般使用 USB_LP_CAN_RX0_IRQHandler。在這個(gè)函數(shù)中繼續(xù)調(diào)用USB_Istr()函數(shù)，這個(gè)函數(shù)是usb通訊的關(guān)鍵。它接收到主機(jī)命令， 指派調(diào)度相應(yīng)函數(shù)進(jìn)行處理。對(duì)于這一點(diǎn)，詳細(xì)過程我現(xiàn)在還不是很明白。如果以后搞懂了再補(bǔ)述。

　　當(dāng)USB設(shè)備接入主機(jī)時(shí)，主機(jī)要枚舉該USB設(shè)備，他將要求USB設(shè)備提供自身相關(guān)信息，這是通過endpoint0實(shí)現(xiàn)的。endpoint0是 一個(gè)特殊的端點(diǎn)，每一個(gè)接口(interface)必須有endpoint0。一般情況下，我們需要使用多個(gè)端點(diǎn)(如前所述，配置描述符定義了端點(diǎn)的數(shù) 目、類型、傳輸數(shù)據(jù)大小等)。在使用端點(diǎn)前需對(duì)端點(diǎn)進(jìn)行初始化。這個(gè)過程在usb_prop.c文件中的xxx_reset()函數(shù)定義。如我定義端點(diǎn)1 的兩種傳輸方式：

　　/* Initialize Endpoint 1 */

　　SetEPType(ENDP1, EP_INTERRUPT);

　　SetEPRxAddr(ENDP1, ENDP1_RXADDR);

　　SetEPRxCount(ENDP1, 8);

　　SetEPRxStatus(ENDP1, EP_RX_VALID);

　　/* Initialize Endpoint 1 */

　　SetEPType(ENDP1, EP_INTERRUPT);

　　SetEPTxAddr(ENDP1, ENDP1_TXADDR);

　　SetEPTxCount(ENDP1, 64);

　　SetEPTxStatus(ENDP1, EP_TX_NAK);

　　在定義完端點(diǎn)后，我們就可以使用端點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸了。

　　向主機(jī)輸入數(shù)據(jù)(in)：IN傳輸過程是

　　1.向緩沖區(qū)填入數(shù)據(jù);

　　2.設(shè)定USB數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器：

　　3.設(shè)置USB輸出有效。

　　XXX_send()

　　{

　　/*copy mouse position info in ENDP1 Tx Packet Memory Area*/

　　UserToPMABufferCopy(sendBuffer, ENDP1_TXADDR, 2); /*sendBuffer為要輸出的數(shù)據(jù)，ENDP1_TXADDR端點(diǎn)1的向外傳輸緩沖區(qū)，2為數(shù)據(jù)大小byte為單位*/

　　SetEPTxCount(ENDP1, 2);

　　/* enable endpoint for transmission */

　　SetEPTxValid(ENDP1);

　　}

　　注意一般情況下，端點(diǎn)的輸入輸出緩沖區(qū)地址沒有定義，須在usb_conf.h中定義具體定義可以參考端點(diǎn)0的定義。

　　讀從主機(jī)輸出的數(shù)據(jù)(out)：out傳輸過程是

　　1.定義out回調(diào)函數(shù);

　　2.從緩沖區(qū)讀出數(shù)據(jù)：

　　3.設(shè)置USB輸入有效。

　　void EP1_OUT_Callback(void)

　　{

　　u8 DataLen;

　　DataLen = GetEPRxCount(ENDP1);

　　PMAToUserBufferCopy(rcvData, ENDP1_RXADDR, DataLen);

　　SetEPRxValid(ENDP1);

　　}

　　注意在一般情況下,EPX_OUT_Callback()回調(diào)函數(shù)的申明為空?qǐng)?zhí)行函數(shù)。需將usb_conf.h中#define EPX_IN_Callback NOP_Process隱掉。再在合適的地方從新定義void EP1_OUT_Callback(void)(合適的位置是指定義之后運(yùn)行不會(huì)出現(xiàn)EP1_OUT_Callback為申明的錯(cuò)誤就行)。

　　總結(jié)，在此將stm32芯片的usb通訊進(jìn)行了簡單的闡述。本人水平有限，以上難免會(huì)有錯(cuò)誤，希望大家積極留言，共同探討，共同進(jìn)步。這篇文章是斷 斷續(xù)續(xù)寫的，給大家?guī)聿槐?，在此向大家道歉了。不管怎樣希望這篇文章能夠?qū)δ切┻€在對(duì)stm32usb編程初步摸索的朋友有一點(diǎn)幫助。