前言
USB的用途就不多說了，下面的內容主要就是講解如何利用ST提供的USB驅動庫和libusb上位機驅動庫實現一個USB數據傳輸功能，爲了降低開發難度，我們僅僅講解Bulk傳輸模式，當然這也是用得比較多的傳輸模式。
開發流程
1，完成STM32單片機端的USB程序；
2，利用linusb自帶的inf-wizard工具生成USB驅動；
3，基於libusb編寫USB通信程序；
4，測試PC和單片機的數據通信；
STM32程序編寫
1，完成描述符的修改，修改後的描述符如下（在usb_desc.c文件中）
設備描述符：
[C]
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const
uint8_t CustomHID_DeviceDescriptor[CUSTOMHID_SIZ_DEVICE_DESC] =
{
0x12,
/*bLength
*/
USB_DEVICE_DESCRIPTOR_TYPE,
/*bDescriptorType*/
0x00,
/*bcdUSB
*/
0x02,
0x00,
/*bDeviceClass*/
0x00,
/*bDeviceSubClass*/
0x00,
/*bDeviceProtocol*/
0x40,
/*bMaxPacketSize40*/
LOBYTE(USBD_VID),
/*idVendor*/
HIBYTE(USBD_VID),
/*idVendor*/
LOBYTE(USBD_PID),
/*idVendor*/
HIBYTE(USBD_PID),
/*idVendor*/
0x00,
/*bcdDevice
rel. 2.00*/
0x02,
1,
/*Index
of string descriptor describing manufacturer */
2,
/*Index
of string descriptor describing product*/
3,
/*Index
of string descriptor describing the device serial number */
0x01
/*bNumConfigurations*/
};
/*
CustomHID_DeviceDescriptor */
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配置描述符：
[C]
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const
uint8_t CustomHID_ConfigDescriptor[CUSTOMHID_SIZ_CONFIG_DESC] =
{
0x09,
/*
bLength: Configuation Descriptor size */
USB_CONFIGURATION_DESCRIPTOR_TYPE,
/*
bDescriptorType: Configuration */
CUSTOMHID_SIZ_CONFIG_DESC,
/*
wTotalLength: Bytes returned */
0x00,
0x01,
/*
bNumInterfaces: 1 interface */
0x01,
/*
bConfigurationValue: Configuration value */
0x00,
/*
iConfiguration: Index of string descriptor describing
the
configuration*/
0xE0,
/*
bmAttributes: Bus powered */
/*Bus
powered: 7th bit, Self Powered: 6th bit, Remote wakeup: 5th bit, reserved: 4..0 bits */
0xFA,
/*
MaxPower 500 mA: this current is used for detecting Vbus */
/**************
Descriptor of Custom HID interface ****************/
/*
09 */
0x09,
/*
bLength: Interface Descriptor size */
USB_INTERFACE_DESCRIPTOR_TYPE,/*
bDescriptorType: Interface descriptor type */
0x00,
/*
bInterfaceNumber: Number of Interface */
0x00,
/*
bAlternateSetting: Alternate setting */
0x04,
/*
bNumEndpoints */
0xDC,
/*
bInterfaceClass: Class code = 0DCH */
0xA0,
/*
bInterfaceSubClass : Subclass code = 0A0H */
0xB0,
/*
nInterfaceProtocol : Protocol code = 0B0H */
0,
/*
iInterface: Index of string descriptor */
/********************
endpoint descriptor ********************/
/*
18 */
0x07,
/*
endpoint descriptor length = 07H */
USB_ENDPOINT_DESCRIPTOR_TYPE,
/*
endpoint descriptor type = 05H */
0x81,
/*
endpoint 1 IN */
0x02,
/*
bulk transfer = 02H */
0x40,0x00,
/*
endpoint max packet size = 0040H */
0x00,
/*
the value is invalid when bulk transfer */
0x07,
/*
endpoint descriptor length = 07H */
USB_ENDPOINT_DESCRIPTOR_TYPE,
/*
endpoint descriptor type = 05H */
0x01,
/*
endpoint 1 OUT */
0x02,
/*
bulk transfer = 02H */
0x40,0x00,
/*
endpoint max packet size = 0040H */
0x00,
/*
the value is invalid when bulk transfer */
0x07,
/*
endpoint descriptor length = 07H */
USB_ENDPOINT_DESCRIPTOR_TYPE,
/*
endpoint descriptor type = 05H */
0x82,
/*
endpoint 2 IN */
0x02,
/*
bulk transfer = 02H */
0x40,0x00,
/*
endpoint max packet size = 0040H */
0x00,
/*
the value is invalid when bulk transfer */
0x07,
/*
endpoint descriptor length = 07H */
USB_ENDPOINT_DESCRIPTOR_TYPE,
/*
endpoint descriptor type = 05H */
0x02,
/*
endpoint 2 OUT */
0x02,
/*
bulk transfer = 02H */
0x40,0x00,
/*
endpoint max packet size = 0040H */
0x00,
/*
the value is invalid when bulk transfer */
};
/*
CustomHID_ConfigDescriptor */
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配置描述符就包含了端點描述符，我們用了4個端點，兩個BULK-OUT端點，兩個BULK-IN端點。
其他的描述符：
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/*
USB String Descriptors (optional) */
const
uint8_t CustomHID_StringLangID[CUSTOMHID_SIZ_STRING_LANGID] =
{
CUSTOMHID_SIZ_STRING_LANGID,
USB_STRING_DESCRIPTOR_TYPE,
0x09,
0x04
};
/*
LangID = 0x0409: U.S. English */
const
uint8_t CustomHID_StringVendor[CUSTOMHID_SIZ_STRING_VENDOR] =
{
CUSTOMHID_SIZ_STRING_VENDOR,
/*
Size of Vendor string */
USB_STRING_DESCRIPTOR_TYPE,
/*
bDescriptorType*/
//
Manufacturer: "STMicroelectronics"
'M',
0, 'y',
0, 'U',
0,'S',
0,'B',
0, '_',
0, 'H',
0,'I',0,'D',0
};
const
uint8_t CustomHID_StringProduct[CUSTOMHID_SIZ_STRING_PRODUCT] =
{
CUSTOMHID_SIZ_STRING_PRODUCT,
/*
bLength */
USB_STRING_DESCRIPTOR_TYPE,
/*
bDescriptorType */
'B',
0, 'y',
0, '
',
0, 'e',
0, 'm',
0, 'b',
0,'e',0,'d',0,'-',0,'n',0,'e',0,'t',0
};
uint8_t
CustomHID_StringSerial[CUSTOMHID_SIZ_STRING_SERIAL] =
{
CUSTOMHID_SIZ_STRING_SERIAL,
/*
bLength */
USB_STRING_DESCRIPTOR_TYPE,
/*
bDescriptorType */
'x',
0, 'x',
0, 'x',
0,'x',
0,'x',
0, 'x',
0, 'x',
0
};
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2，根據端點緩衝區大小配置端點緩衝區地址，配置信息如下（在usb_conf.h文件中）：
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/*
buffer table base address */
#define
BTABLE_ADDRESS (0x00)
/*
EP0 */
/*
rx/tx buffer base address */
#define
ENDP0_RXADDR (0x18)
#define
ENDP0_TXADDR (0x58)
/*
EP1 */
/*
tx buffer base address */
//地址爲32位對其,位4的倍數，不能超過
bMaxPacketSize
//EP1
#define
ENDP1_RXADDR (0x98)
#define
ENDP1_TXADDR (0x98+64)
////EP2
#define
ENDP2_RXADDR (0xA0+64+64)
#define
ENDP2_TXADDR (0xA0+64+64+64)
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3，初始化每個端點（在usb_prop.c文件中的CustomHID_Reset函數中）
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/*
Initialize Endpoint 0 */
SetEPType(ENDP0,
EP_CONTROL);
SetEPTxStatus(ENDP0,
EP_TX_STALL);
SetEPRxAddr(ENDP0,
ENDP0_RXADDR);
SetEPTxAddr(ENDP0,
ENDP0_TXADDR);
Clear_Status_Out(ENDP0);
SetEPRxCount(ENDP0,
Device_Property.MaxPacketSize);
SetEPRxValid(ENDP0);
/*
Initialize Endpoint 1 */
SetEPType(ENDP1,
EP_BULK);
SetEPRxAddr(ENDP1,
ENDP1_RXADDR);
SetEPTxAddr(ENDP1,
ENDP1_TXADDR);
SetEPRxCount(ENDP1,
EP_SIZE);
SetEPRxStatus(ENDP1,
EP_RX_VALID);
SetEPTxStatus(ENDP1,
EP_TX_NAK);
/*
Initialize Endpoint 2 */
SetEPType(ENDP2,
EP_BULK);
SetEPRxAddr(ENDP2,
ENDP2_RXADDR);
SetEPTxAddr(ENDP2,
ENDP2_TXADDR);
SetEPRxCount(ENDP2,
EP_SIZE);
SetEPRxStatus(ENDP2,
EP_RX_VALID);
SetEPTxStatus(ENDP2,
EP_TX_NAK);
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4，實現端點的回調函數（需要在usb_conf.h中註釋掉對應的回調函數宏定義）
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/*******************************************************************************
*
Function Name : EP1_OUT_Callback.
*
Description : EP1 OUT Callback Routine.
*
Input : None.
*
Output : None.
*
Return : None.
*******************************************************************************/
void
EP1_OUT_Callback(void)
{
EP1_ReceivedCount
= GetEPRxCount(ENDP1);
PMAToUserBufferCopy(USB_Receive_Buffer,
ENDP1_RXADDR, EP1_ReceivedCount);
SetEPRxStatus(ENDP1,
EP_RX_VALID);
}
/*******************************************************************************
*
Function Name : EP2_OUT_Callback.
*
Description : EP2 OUT Callback Routine.
*
Input : None.
*
Output : None.
*
Return : None.
*******************************************************************************/
void
EP2_OUT_Callback(void)
{
EP2_ReceivedCount
= GetEPRxCount(ENDP2);
PMAToUserBufferCopy(USB_Receive_Buffer,
ENDP2_RXADDR, EP2_ReceivedCount);
SetEPRxStatus(ENDP2,
EP_RX_VALID);
}
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5，完成主函數的測試程序
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int
main(void)
{
uint8_t
data[256];
uint32_t
i=0;
Set_System();//系統時鐘初始化
USART_Configuration();//串口1初始化
printf("\x0c\0");printf("\x0c\0");//超級終端清屏
printf("\033[1;40;32m");//設置超級終端背景爲黑色，字符爲綠色
printf("\r\n*******************************************************************************");
printf("\r\n************************
Copyright 2009-2012, EmbedNet ************************");
printf("\r\n***************************
[url=http://www.embed-net.com]http://www.embed-net.com[/url] **************************");
printf("\r\n*****************************
All Rights Reserved *****************************");
printf("\r\n*******************************************************************************");
printf("\r\n");
USB_Interrupts_Config();
Set_USBClock();
USB_Init();
while(1)
{
if(EP1_ReceivedCount
> 0){
USB_GetData(ENDP1,data,EP1_ReceivedCount);
USB_SendData(ENDP1,data,EP1_ReceivedCount);
printf("usb
EP1 get data %d byte data\n\r",EP1_ReceivedCount);
for(i=0;i<EP1_ReceivedCount;i++){
printf("0x%02X
",data[i]);
}
printf("\n\r");
EP1_ReceivedCount=0;
}
if(EP2_ReceivedCount
> 0){
USB_GetData(ENDP2,data,EP2_ReceivedCount);
USB_SendData(ENDP2,data,EP2_ReceivedCount);
printf("usb
EP2 get data %d byte data\n\r",EP2_ReceivedCount);
for(i=0;i<EP2_ReceivedCount;i++){
printf("0x%02X
",data[i]);
}
printf("\n\r");
EP2_ReceivedCount=0;
}
}
}
|
到此，STM32的程序基本上編寫完成，然後編譯下載程序，如果一切順利，系統會檢測到一個新的設備並試圖加載對應的驅動，由於我們還沒做驅動程序，所以肯定會加載驅動失敗，如下圖所示：
驅動程序生成
下面我們就利用libusb自帶的inf-wizard工具生成USB驅動程序，該工具可以到本文章的附件下載，其具體過程如下：
運行該程序，出現下圖對話框，點擊「Next」；
出現下圖對話框後選擇我們需要生成驅動程序的設備；
這裏可以寫該Device Name，我們保持默認值，其他的都不需要修改；
點擊Next後出現下圖對話框，我們選擇一個目錄保存這個inf文件；
保存後的文件
若要立即安裝驅動，可以點擊下面對話框的紅色框按鈕；
Win7下可能會出現如下對話框，點擊始終安裝；
到此，USB驅動程序自動生成完畢，若安裝了驅動，則在設備管理器裏面會看到如下信息
基於libusb的上位機驅動程序編寫
首先建立一個驅動程序工程，然後將libusb的庫（附件有下載）添加到工程裏面，編寫以下幾個函數
設備掃描函數，該函數用來找到插入電腦上的USB設備
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/**
*
@brief 掃描設備連接數
*
@param NeedInit 是否需要初始化，第一次調用該函數需要初始化
*
@retval 識別到的指定設備個數
*/
int
__stdcall USBScanDev(int
NeedInit)
{
if(NeedInit){
usb_init();
/*
initialize the library */
usb_find_busses();
/*
find all busses */
usb_find_devices();
/*
find all connected devices */
}
return
scan_dev(pBoard);
}
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打開設備
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/**
*
@brief 打開指定的USB設備
*
@param devNum 需要打開的設備號
*
@retval 打開狀態
*/
int
__stdcall USBOpenDev(int
DevIndex)
{
pBoardHandle[DevIndex]
= open_dev(DevIndex,pBoard);
if(pBoardHandle[DevIndex]==NULL){
return
SEVERITY_ERROR;
}else{
return
SEVERITY_SUCCESS;
}
}
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關閉設備
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/**
*
@brief 關閉指定的USB設備
*
@param devNum 需要關閉的設備號
*
@retval 打開狀態
*/
int
__stdcall USBCloseDev(int
DevIndex)
{
return
close_dev(DevIndex,pBoardHandle);
}
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BULK端點寫數據
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/**
*
@brief USB Bulk端點寫數據
*
@param nBoardID 設備號
*
@param pipenum 端點號
*
@param sendbuffer 發送數據緩衝區
*
@param len 發送數據字節數
*
@param waittime 超時時間
*
@retval 成功發送的數據字節數
*/
int
__stdcall USBBulkWriteData(unsigned int
nBoardID,int
pipenum,char
*sendbuffer,int
len,int
waittime)
{
int
ret=0;
if(pBoardHandle[nBoardID]
== NULL){
return
SEVERITY_ERROR;
}
#ifdef
TEST_SET_CONFIGURATION
if
(usb_set_configuration(pBoardHandle[nBoardID], MY_CONFIG) < 0)
{
usb_close(pBoardHandle[nBoardID]);
return
SEVERITY_ERROR;
}
#endif
#ifdef
TEST_CLAIM_INTERFACE
if
(usb_claim_interface(pBoardHandle[nBoardID], 0) < 0)
{
usb_close(pBoardHandle[nBoardID]);
return
SEVERITY_ERROR;
}
#endif
#if
TEST_ASYNC
//
Running an async write test
ret
= transfer_bulk_async(dev, pipenum, sendbuffer, len, waittime);
#else
ret
= usb_bulk_write(pBoardHandle[nBoardID], pipenum, sendbuffer, len, waittime);
/*if((len%64)
== 0){
usb_bulk_write(pBoardHandle[nBoardID],
pipenum, sendbuffer, 0, waittime);
}*/
#endif
#ifdef
TEST_CLAIM_INTERFACE
usb_release_interface(pBoardHandle[nBoardID],
0);
#endif
return
ret;
}
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BULK端點讀數據
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/**
*
@brief USB Bulk讀數據
*
@param nBoardID 設備號
*
@param pipenum 端點號
*
@param readbuffer 讀取數據緩衝區
*
@param len 讀取數據字節數
*
@param waittime 超時時間
*
@retval 讀到的數據字節數
*/
int
__stdcall USBBulkReadData(unsigned int
nBoardID,int
pipenum,char
*readbuffer,int
len,int
waittime)
{
int
ret=0;
if(pBoardHandle[nBoardID]
== NULL){
return
SEVERITY_ERROR;
}
#ifdef
TEST_SET_CONFIGURATION
if
(usb_set_configuration(pBoardHandle[nBoardID], MY_CONFIG) < 0)
{
usb_close(pBoardHandle[nBoardID]);
return
SEVERITY_ERROR;
}
#endif
#ifdef
TEST_CLAIM_INTERFACE
if
(usb_claim_interface(pBoardHandle[nBoardID], 0) < 0)
{
usb_close(pBoardHandle[nBoardID]);
return
SEVERITY_ERROR;
}
#endif
#if
TEST_ASYNC
//
Running an async read test
ret
= transfer_bulk_async(pGinkgoBoardHandle[nBoardID], pipenum, sendbuffer, len, waittime);
#else
ret
= usb_bulk_read(pBoardHandle[nBoardID], pipenum, readbuffer, len, waittime);
#endif
#ifdef
TEST_CLAIM_INTERFACE
usb_release_interface(pBoardHandle[nBoardID],
0);
#endif
return
ret;
}
|
到此，PC端的驅動程序編寫基本完成，下面就是驅動程序的測試，我們可以把之前這個程序生成爲一個dll文件，然後單獨建立一個測試工程來測試這個dll文件中的函數，測試程序如下：
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