stm32 USB模块的HID设备开发

内容：

Part 1：stm32的USB库结构 Part 2：USB枚举、描述符及请求 Part 3：USB模块相关改动的详细说明

Part 1：stm32的USB库结构

1、 usb库的结构

1.1 USB库分为两个层次：

A） USB库内核层：管理使用USB IP硬件和USB标准协议的直接传输。

包括以下文件：

B） 应用接口层：

1.2 USB库内核模块介绍 1.2.1 usb_type.h

定义USB库中使用的主要类型，这个文件独立于stm32固件库的数据类型定义文件stdint.h，保证USB库的独立性。

1.2.2 usb_regs(.c,.h) 此模块实现了硬件的抽象层，定义了访问USB寄存器的基本函数

1.2.3 usb_int(.c,.h)

处理传输中断服务程序，实现USB协议事件和库内核之间的连接。

主要有两个函数void CTR_LP(void)和void CTR_HP(void)，前一个是数据传输完成处理的核心处理部分。 1.2.4 usb_core(.c,.h) USB库的内核，实现USB 2.0规范中的功能。

覆盖了和ENDP0有关的变准请求处理以及为列举，并且利用结构体

User_Standard_Requests实现了标准请求和用户实现之间的动态接口。内核中使用的各种数据和函数结构如下：

A、 内核将设备级的信息存储在结构为DEVICE类型的设备表结构中，定义为：

typedef struct _DEVICE

{

uint8_t Total_Endpoint; /* Number of endpoints that are used */ uint8_t Total_Configuration;/* Number of configuration available */ } DEVICE；

包括了使用的总端点数和总的配置数，其赋值操作在usb_prop.c中实现。

B、 内核将主机发送的用于实现usb设备的设置包保存在类型为DEVICE_INFOR的设备

信息结构中，定义为：

typedef struct _DEVICE_INFO {

uint8_t USBbmRequestType; /* bmRequestType */ uint8_t USBbRequest; /* bRequest */ uint16_t_uint8_t USBwValues; /* wValue */ uint16_t_uint8_t USBwIndexs; /* wIndex */ uint16_t_uint8_t USBwLengths; /* wLength */

uint8_t ControlState; /* of type CONTROL_STATE */ uint8_t Current_Feature;

uint8_t Current_Configuration; /* Selected configuration */

uint8_t Current_Interface; /* Selected interface of current configuration */

uint8_t Current_AlternateSetting;/* Selected Alternate Setting of current interface*/

ENDPOINT_INFO Ctrl_Info; }DEVICE_INFO

为了实现对结构中某些字段的访问（以16位或8位的格式），定义了一个共用体uint16_t_uint8_t，其定义为：

typedef union

{

uint16_t w; struct BW {

uint8_t bb1; uint8_t bb0; } bw;

} uint16_t_uint8_t

DEVICE_INFO结构体中需要关心的字段： -USBbmRequestType是设置包中的bmRequestType副本，说明设置包的请求属性。 - USBbRequest是设置包中bRequest的副本，指设置包的请求号。

- USBwValues是设置包中wValues的副本，对应不同的请求，有着不同的作用，它

是uint16_t_uint8_t的结构。其成员通过宏进行了定义： #define USBwValue USBwValues.w

#define USBwValue0 USBwValues.bw.bb0 #define USBwValue1 USBwValues.bw.bb1

因此通过这个宏就可以访问整个word，或其中的某个byte。

- USBwIndexs和USBwValues的定义和访问方式一样，作用是接口和端点的索引好，分别对应USB接口描述符中的bInterfaceNumber值和端点描述符中的bEndpointAddress值。

- USBwLengths和USBwValues的定义和访问方式一样，它的值代表着设备返回数据

包的长度

C、内核在必要时将控制权交给用户，用户处理过程以结构体DEVICE_PROP类型给出，

定义为：

typedef struct _DEVICE_PROP

{

void (*Init)(void); void (*Reset)(void);

void (*Process_Status_IN)(void); void (*Process_Status_OUT)(void);

RESULT (*Class_Data_Setup)(uint8_t RequestNo); RESULT (*Class_NoData_Setup)(uint8_t RequestNo);

RESULT (*Class_Get_Interface_Setting)(uint8_t Interface, uint8_t

AlternateSetting);

uint8_t* (*GetDeviceDescriptor)(uint16_t Length); uint8_t* (*GetConfigDescriptor)(uint16_t Length); uint8_t* (*GetStringDescriptor)(uint16_t Length); uint8_t* RxEP_buffer; uint8_t MaxPacketSize; }DEVICE_PROP

D、用户标准需求结构是用户代码与标准请求管理之间的接口，属于 USER_STARDARD_REQUESTS类型。

必须在usb_prop中实现以上的几种结构。

1.2.5 usb_mem(.c,.h) 负责拷贝数据，从用户内存区到USB模块内存区(PMA)或者从USB模块内存区(PMA)到用户内存区

1.2.6 Usb_sil(.h,.c): 主要对以下两个函数（这两个函数定义在usb_mem.c中）进行封装 A）UserToPMABufferCopy（） B）PMAToUserBufferCopy（）

1)对UserToPMABufferCopy（）进行封装的函数：

uint32_t USB_SIL_Write(uint8_t bEpAddr, uint8_t* pBufferPointer, uint32_t wBufferSize) Parameter：bEpAddr：端点地址，例如EP1_IN、EP1_OUT、EP2_IN、EP2_OUT等。

pBufferPointer：需要发送的数据数组指针。 wBufferSize：要发送的数据数组大小。

Function：通过指定的端点将需要的数据数组从下位机发送到上位机，上位机再使用软件读出来。

2)对PMAToUserBufferCopy（）进行封装的函数：

uint32_t USB_SIL_Read(uint8_t bEpAddr, uint8_t* pBufferPointer)

Parameter：bEpAddr：端点地址，例如EP1_IN、EP1_OUT、EP2_IN、EP2_OUT等。 pBufferPointer：接收上位机数据的数据数组指针。 Function：在指定的端点接收上位机发送到下位机的数据，存到pBufferPointer指定的数组中

注意：在stm32工程中没有引用USB_SIL_Read，而是使用未封装的PMAToUserBufferCopy（），在usb_istr.c中引用来接收数据，函数为PMAToUserBufferCopy(Receive_Buffer,

ENDP2_RXADDR,50)，作用是接收上位机数据到Receive_Buffer[50]中，上位机发送数据时datasize必须为50，无用的位可以写为0发送。

1.3 USB库应用接口层 1.3.1 usb_istr(.c)

Usb_istr.c提供了一个函数USB_istr()处理所有的USB宏单元中断。

函数void (*pEpInt_IN[7])(void)引用了所有EP*_IN（1-7）的回调函数，函数void

(*pEpInt_OUT[7])(void)引用了所有EP*_out（1-7）的回调函数，如果需要调用相应的回调函数，则应该在usb_config.h中将对应的函数无效声明注释掉如//#define EP2_OUT_Callback NOP_Process，再添加函数的具体内容。

注：在工程中，HID双向通信定义使用端点1发送数据，端点2接收数据，其中端点2接收数据需要用回调函数接收，所以在usb_config.h中将//#define EP2_OUT_Callback NOP_Process注释掉，并且在usb_istr.c中添加了EP2_OUT_Callback的定义： void EP2_OUT_Callback(void) {

PMAToUserBufferCopy(Receive_Buffer, ENDP2_RXADDR,50); SetEPRxStatus(ENDP2, EP_RX_VALID); Usb_ReceivePro(); }

函数的第一句作用是将端点2接收的数据存入大小为50bytes的Receive_Buffer中。 第二句作用是使能端点2的数据接收，第三句是引用自己定义的函数，这个函数用来处理接收到的数据。

1.3.2 usb_conf(.h)

Usb_conf.h定义了BTABLE和PMA中的所有端点地址

注：EP_NUM指需要用到的端点数量。 以下这一段宏定义定义了端点发送或接收缓冲区的大小，

都定义为了64bytes

#define BTABLE_ADDRESS (0x00) //这个是基地址 /* EP0 */

/* rx/tx buffer base address */

#define ENDP0_RXADDR (0x18) #define ENDP0_TXADDR (0x58)

/* EP1 */

/* tx buffer base address */

#define ENDP1_TXADDR (0x100) #define ENDP2_RXADDR (0x140)

下面这一段是回调函数的无效宏定义，相当于一个mask，需要相应的回调函数，则注释掉那一句。

#define EP1_IN_Callback NOP_Process

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