5我的基于STM32的USB学习笔记

1、1/ 8对USB的初步了解：1、USB 的优点：可以热插拔，即插上后可以自动识别；系统总线供电，USB 共有四根线，一根电源线，一根地线，一根 D+线，一 根D-线，D+和 D-线是差分输入线；可以支持多种设备，且扩展容易，通过 HUB 可以再一个主机上连接多个设 备传输数据的速度快，最快可达 480Mbit/s方便的设备互联：在没有主机的情况下，实现点到点的通信(还可以实现主从互换) ( U S BOTG)2、USB 的基本规范：USB1. 0/1. 1 低速情况下1. 5Mbit/s ：键盘、鼠标等全速情况下 12Mbit/s ：U 盘、 CD-ROMUSB2. 0 高速达到 480Mbi

2、t/s ：音频设备、显示器等USB OTG 设备到设备的传输3、USB 设备类规范：2/ 8大容量存储设备类（Mass Storage Device U 盘、CD-ROM 等人机交互设备类（Human In terface Device）键盘、鼠标、游戏手柄语音设备类（Audio Device）麦克风、音响等通信设备类（Communication Device）电话、调制解调器等打印机设备类（Printer Device）打印机监视设备类（Monitor Device）显示器、摄像头等4、USB 逻辑上分为 3:信号层，协议层，数据传输层协议层：包是 USB 系统中信息传输的基本单位，所有的数

3、据都是经过打包后在总线 上传输的。包由 6 部分组成：同步字段（SYNC ；包标识符（PID）;地址字段（ADDR ;数据字段 （DATA）;检验字段（CRC ；包结束（EOP包标识符（ PID ：令牌包（ Token （输出，输入，帧起始，建立 ，数据包（ DATA （数 据，数据 1 ，握手包（ Handsnake （确认，不确认，停止 ，专用包 （Special （前同步5、USB 协议提供 4 种数据传输方式：控制传输：突发，非周期性，由主机发起，用于命令和状态的传输同步传输：周期性，持续性的传输，用于传输与时效相关的信息，并且在数据中保存 时间戳的信息中断传输：3/ 8周期性，低频率

4、，允许有限延迟的通信大容量的数据传输：非周期性，大容量突发数据的通信6、USB 描述符：1） 设备描述符：描述设备的类型、厂商信息、USB 的协议类型、端点的报数据的最大长度 等，每个 USB 设备只有一个 Device Descriptor2） 配置描述符：每个配置描述符提供了设备特定的配置，描述了设备的接口和端点的性 质、供电模式、设备的耗电3） 接口描述符：描述了设备的不同接口的特性，例如，一个设备 U 盘的功能，又有键盘的 功能，用两个接口描述符分别描述两个功能4） 字符串描述符：描述了设备制造商、设备名称、何序列号等信息基于 STM32 制作 USB 的过程STM32 的 USB 模

5、块特性：遵循 USB8。 4/ 82. 0 全速设备标准支持双向 8 个端点， 8 个 IN 端点和 8 个 OUT 端点（每个端点最大可使用 512字节） 每个端点都有一个缓冲区描述块，描述该端点使用的缓冲区地址、 大小和需要传输的字节数 硬件实现 CRC 自动生成/校验，NRZI 编码/解码和 bit-stuffing（位插入，位填 充）支持控制传输、中断传输、大容量传输和同步传输四种传输方式支持 USB 的挂起和/唤醒*USB 设备的实现过程 *一、系统初始化1、初始化系统时钟，设置 USB 时钟2、配置 USB 中断，选择通道，设置优先级，使能中断3、配置 GPIO4、USB 的初始化

6、，对描述符、设备的端点接口等的初始化5、FLASH 勺初始化二、USB 的枚举枚举过程就相当于主机和设备建立连接的过程（接头），Host 向 Device 询问一些东西，Device 将自身的设备类型，如何进行通信报告给 Host，这样， Host就知道怎么对 Device 进行操作。在枚举过程中就是如何处理好 SETUP 事件，如果 STM32 USB 接收到正确的SETUP 事件，将响应函数 CTR_SETUPQ（）此事件是特殊的 OUT 事件，数据方向Host-Device, SETUP 事件数据长度固定为1、在 USB 插入主机时，主机首先需要先对 USB 设备进行供电2、接着 USB

7、 总线复位：5/ 8设置分组缓冲区描述表起始地址；初始化端点 0，设置发送和接收状态。默认所有的设备地址和端口地址都会 初始化为0.3、USB 主机往端点 0 的 0 地址位置发送获取设备描述符的请求。/* 发送请求属于控制传输的建立过程，控制传输包括建立过程，可选数据 过程及状态过程， 首先是主机发送一个令牌， 其次是发送的数据， 最后设备回 应一个应答 （握手包） */4、获取设备描述符信息 设备在接收到请求以后，首先需要对主机发送来的命令进行解析，并将要发送给主机的描述符信息填入 USB 缓冲区中，等待 USB 主机发送 IN 命令，主机 在接收到设备发送来的 ACK 回应以后，发送 I

8、N 令牌包，从而进入到数据过程， 之前存储在 USB 缓冲区中的描述符信息发给主机，并等待主机的应答。主机在 正确接收到设备描述符的信息时会返回一个确认信息。5、主机给设备分配一个新的地址 该阶段是一个没有数据过程的控制传输。首先，在建立过程中主机往设备的端点 0 发送一个设备地址的请求，新地址在建立过程的数据包中。在建立过 程之后直接进入到状态过程，在状态过程中，设备等待主机发送一个IN 令牌包，收到 IN 令牌包后，设备就会返回一个数据包，如果主机确认该数据包正确 接收，就会回应设备一个 ACK 设备收到 ACK 之后启用新的设备地址6、 主机重新获取设备描述符，配置描述符和字符串描述符（

9、如果是HID 还要获取报告描述符等）至此 USB 的枚举过程完成，主机可以根据枚举的过程了解到的设备信息对 USB安装驱动程序，并对 USB 进行操作。三、对程序的分析1、 在 Set_System ()中首先配置了 RCC 时钟，在设置并开启 USB 的时钟6/ 8RCC_USBCLKConfig(RCC_USBCLKSource_PLLCLK_1Div5);RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USB, ENABLE);2、 对 USB 的引脚的设置，主要设置上拉电阻，对于此 STM32 板子而言是 设置 PC13 为开漏输出(GPIO_Mode_Ou

10、t_OD3、USB 中断的设置，设置了 USB_LP_CAN_RXO_IRQChanr 中断，因为在USB 传输的过程中使用的是控制传输过程4、最后对 USB 的初始化， 初始化 USB 的控制状态为 IN_DATA 状态， 对一 些需要使用的指针的初始化，包括设备信息，设备标准请求，设备的支持等的 初始化，供枚举过程的使用至此，对于 USB 设备的初始化过程已经完成，接下来进行 USB 的主要程序 部分，也就是枚举过程。插上 USB 之后首先会进入中断过程，执行 USB_lst()函数中的操作，逐 步进入枚举过程，接下来从中断操作开始分析1、进入中断执行 USB_lst()函数后，首先获得中

11、断的状态，因为在初始 化阶段，首先先对 USB 进行了复位操作，所以直接可以进入Device_Property .R eset(函数进行复位操作。得到 USB 的各类描述符值，设置报表地址为 0 x00,端点地址为 0 x00,又对 USB的端点 0 和端点 1 的进行了初始化设置/*在 usb_prop.c 文件中*/2、因为在USB枚举的阶段是通过控制传输的传输过程来实现的， 所以数据 的发送接收，通过 CTR_LP()中断进入的在这个函数中等待中断状态设置好，并且数据发送正确。然后检查是不是 端点 0的收发数据，因为在一开始枚举阶段首先是通过端点 0 来接收主机发来 的数据，所以直接进入

12、端点 0 的函数中 if (EPindex = 0)等地啊主机的 IN 命令 if (wlstr &ISTR_DIR) = 0)接着进入 In0_Process()函数往主机中发送数据。进入 In0_Process(函数以后首先要判断控制状态是 IN_DATA、LAST_IN_DAT7/ 8A、WAIT_STATUS_I 中的哪一个或者都不是。等待数据的发送，假设是 IN_DATA 或 LAST_IN_DATA 则进入数据发送阶段DataStageIn ()函数，主要是发送开始存入缓存区中的数据，以描述符为主， 发送给主机。3、 在主机接收到 USB 发送来的数据之后，主机会重新给 U

13、SB 分配新地址， 这是进入中断在轮询时会检测到(wEPVal&EP_CTR_RX)!=进入到 USB 的接收状 态，接着会执行 Out0_Process()的主机输出，USB 接收状态。此数据输出主机的 过程与上面数据输入主机的过程相类似。也会初始化数据包长，并根据数据长 度来进行数据的接收状态。数据从主机 SB 和数据从 USB 写入主机主要由 UserToPMABufferCopy()MAToUserBufferCopy ()两个函数来完成4、接下来主机会以分配给 USB 的新地址来与 USB 进行数据通信。通信过程与之前相类似，只是不再使用端点 0，而是使用新地址，非 0 端点

14、的处理。接下来说一下 USB 不同的 c 文件的功能：Usb_core.c 枚举过程重要的函数在此列出，包括数据输出主机的函数DataStageOut ()数据输入主机的函数 DataStageI n()，非 0 数据包的建立Data_Setup0 (), 0 数据包的建立 NoData_Setup0 (),还有主机发送的 IN 进 程In0_Process(，主机发送的 Out 进程 Out0_Process ()。还有一些标准的配置 函数，接口设置函数等等。Usb_init.c 这个 c 文件中只包含一个主要的函数 USB_Init(，这里主要是对在usb_core.c 中使用的重要指针的

15、初始化，包括 pinformation， pProperty 和pUser_Standard_RequestS 这三个指针，另外就是在初始化状态时已经将 usb 的控制状态设置为 IN_DATA 状态。并将 USB 初始化为初始配置，上电，开始设备 的状态为未连接状态等Usb_int.c 包含两个主要函数 CTR_HP()和 CTR_LPQCTR_HP()用于处理 高优先级中断，用于同步传输模式和批量模式(双缓冲区)，CTR_L(P )用于处理低优先级中断，用于控制传输，中断传输和批量传输(单缓冲区)。8/ 8Usb_mem.c 包含两个函数 PMAToUserBufferCopy ()和UserToPMABufferCopy()，是将 PMA 缓冲区的数据传给用户，和将用户缓冲 区数据传给 PMA 缓冲区的主要数据传输过程。Usb_regs.c 主要是调用宏，实现寄存器的操作，但是上层函数很少调用这些 函数直接就是用宏。Usb_pwr.c 主要是包括对一些电源的配置，包括 USB 上电 PowerOn (), USB断电 PowerOff(),挂起函数 Suspend (),处理唤醒恢复操作 Resumenit ()，状态机处理和恢复函数 Resume()Usb_desc.c 主要是对描述符的定义，有 CustomHID_D