STM32自定義USB設備開發詳細流程講解及全套資料源碼下載（基於libusb）

本帖最後由 飛鴻踏雪 於 2014-10-16 13:05 編輯 前言 USB的用途就很少說了，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，爲了下降開發難度，咱們僅僅講解Bulk傳輸模式，固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通訊程序； 4，測試PC和單片機的數據通訊； STM32程序編寫 1，完成描述符的修改，修改後的描述符以下（在usb_desc.c文件中） 設備描述符： [C]  純文本查看 複製代碼 ? 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 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 */ 配置描述符： [C]  純文本查看 複製代碼 ? 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 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 */ 配置描述符就包含了端點描述符，咱們用了4個端點，兩個BULK-OUT端點，兩個BULK-IN端點。 其餘的描述符： [C]  純文本查看 複製代碼 ? 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 /* 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 }; 2，根據端點緩衝區大小配置端點緩衝區地址，配置信息以下（在usb_conf.h文件中）： [C]  純文本查看 複製代碼 ? 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 /* 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) 3，初始化每一個端點（在usb_prop.c文件中的CustomHID_Reset函數中） [C]  純文本查看 複製代碼 ? 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 /* 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); 4，實現端點的回調函數（須要在usb_conf.h中註釋掉對應的回調函數宏定義） [C]  純文本查看 複製代碼 ? 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 /******************************************************************************* * 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); } 5，完成主函數的測試程序 [C]  純文本查看 複製代碼 ? 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 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，而後編譯下載程序，若是一切順利，系統會檢測到一個新的設備並試圖加載對應的驅動，因爲咱們還沒作驅動程序，因此確定會加載驅動失敗，以下圖所示：   驅動程序生成 下面咱們就利用libusb自帶的inf-wizard工具生成USB驅動程序，該工具能夠到本文章的附件下載，其具體過程以下：   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咱們須要生成驅動程序的設備；   這裏能夠寫該Device Name，咱們保持默認值，其餘的都不須要修改；   點擊Next後出現下圖對話框，咱們選擇一個目錄保存這個inf文件；   保存後的文件   若要當即安裝驅動，能夠點擊下面對話框的紅色框按鈕；   Win7下可能會出現以下對話框，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以下信息   基於libusb的上位機驅動程序編寫 首先創建一個驅動程序工程，而後將libusb的庫（附件有下載）添加到工程裏面，編寫如下幾個函數 設備掃描函數，該函數用來找到插入電腦上的USB設備 [C]  純文本查看 複製代碼 ? 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 /**    * @brief  掃描設備鏈接數    * @param  NeedInit 是否須要初始化，第一次調用該函數須要初始化    * @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); } 打開設備 [C]  純文本查看 複製代碼 ? 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 /**    * @brief  打開指定的USB設備    * @param  devNum        須要打開的設備號    * @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;          } } 關閉設備 [C]  純文本查看 複製代碼 ? 01 02 03 04 05 06 07 08 09 /**    * @brief  關閉指定的USB設備    * @param  devNum        須要關閉的設備號    * @retval 打開狀態    */ int __stdcall USBCloseDev( int DevIndex) {          return close_dev(DevIndex,pBoardHandle); } BULK端點寫數據 [C]  純文本查看 複製代碼 ? 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 /**    * @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; } BULK端點讀數據 [C]  純文本查看 複製代碼 ? 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 /**    * @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，咱們能夠把以前這個程序生成爲一個dll文件，而後單獨創建一個測試工程來測試這個dll文件中的函數，測試程序以下： [C]  純文本查看 複製代碼 ? 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79