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--- icore3_arm_hal_21 [2020/04/18 17:30]
fmj
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sean
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 |  V1.0  |  2020-04-18  |  gingko  |  初次建立  |
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 ===== STM32CubeMX教程二十一——虚拟串口 =====
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 === 2、USB_CDC ===
   * USB2.0标准下定义了很多子类，有音频类，CDC类，HID，打印，大容量存储类，HUB，智能卡等等，这些在usb.org官网上有具体的定义，这里主要介绍通信类CDC。CDC(Communication Device Class)类是USB2.0标准下的一个子类，定义了通信相关设备的抽象集合。
-	USB的CDC类是USB通信设备类（Communication Device Class）的简称。CDC类是USB组织定义的一类专门给各种通信设备（电信通信设备和中速网络通信设备）使用的USB子类。根据CDC类所针对通信设备的不同，CDC类又被分成以下不同的模型：USB传统纯电话业务（POTS）模型，USBISDN模型和USB网络模型，其中USB传统纯电话业务模型又可分为直线控制模型（Direct Line Control Model）、抽象模型、电话模型。虚拟串口就属于USB传统纯电话业务模型下的抽象控制模型。
+  * USB的CDC类是USB通信设备类（Communication Device Class）的简称。CDC类是USB组织定义的一类专门给各种通信设备（电信通信设备和中速网络通信设备）使用的USB子类。根据CDC类所针对通信设备的不同，CDC类又被分成以下不同的模型：USB传统纯电话业务（POTS）模型，USBISDN模型和USB网络模型，其中USB传统纯电话业务模型又可分为直线控制模型（Direct Line Control Model）、抽象模型、电话模型。虚拟串口就属于USB传统纯电话业务模型下的抽象控制模型。
-	USB CDC类的通信部分主要包含三部分：枚举过程、虚拟串口操作和数据通信。其中虚拟串口操作部分并不一定强制需要，因为若跳过这些虚拟串口的操作，实际上USB依然是可以通信的。之所以会有虚拟串口操作，主要是我们通常使用PC作为Host端，在PC端使用一个串口工具来与其进行通信，PC端的对应驱动将其虚拟成一个普通串口，这样一来，可以方便PC端软件通过操作串口的方式来与其进行通信，但实际上，Host端与Device端物理上是通过USB总线来进行通信的，与串口没有关系，这一虚拟化过程，起决定性作用的是对应驱动，包含如何将每一条具体的虚拟串口操作对应到实际上的USB操作。需要注意的是，Host端与Device端的USB通信速率并不受所谓的串口波特率影响，它就是标准的USB2.0全速(12Mbps)速度，实际速率取决于总线的实际使用率、驱动访问USB外设有效速率(两边)以及外部环境对通信本身造成的干扰率等因素组成。
+  * USB CDC类的通信部分主要包含三部分：枚举过程、虚拟串口操作和数据通信。其中虚拟串口操作部分并不一定强制需要，因为若跳过这些虚拟串口的操作，实际上USB依然是可以通信的。之所以会有虚拟串口操作，主要是我们通常使用PC作为Host端，在PC端使用一个串口工具来与其进行通信，PC端的对应驱动将其虚拟成一个普通串口，这样一来，可以方便PC端软件通过操作串口的方式来与其进行通信，但实际上，Host端与Device端物理上是通过USB总线来进行通信的，与串口没有关系，这一虚拟化过程，起决定性作用的是对应驱动，包含如何将每一条具体的虚拟串口操作对应到实际上的USB操作。需要注意的是，Host端与Device端的USB通信速率并不受所谓的串口波特率影响，它就是标准的USB2.0全速(12Mbps)速度，实际速率取决于总线的实际使用率、驱动访问USB外设有效速率(两边)以及外部环境对通信本身造成的干扰率等因素组成。
-	CDC类软件框架
+  * CDC类软件框架
+{{ :icore3:icore3_arm_hal_21_1.png?direct |}}
+  * 如上图所示，黄色USB Device Core部分为USB设备库文件,属于中间件,它为USB协议栈的核心源文件，一般不需要修改：
-=== 3、USB MSC Device ==
+  * USB Device Core中,Log/debug为打印/调试开关;
-  * 我们所关注的U盘，就是所谓的MSC设备，大容量存储设备。
+  * core为USB设备核心;
-  * U盘的功能，就是数据存储。而对应的数据传输，用的是USB中的Bulk Transfer。
+  * USB request中定义了枚举过程中各种标准请求的处理；
-=== 4、USB MSC相关的协议 ===
+  * I/O request为底层针对USB通信接口的封装。
-  * USB MSC Bulk-Only (BBB) Transport
+  * 黄色USB Device Class部分为USB类文件，也属于中间件,USB设备库，目前ST DEMO中支持的类有HID, Customer HID, CDC, MSC, DFU, Audio, ST提供了这些类的源码框架，其他的Class或者是复合设备需要自己根据实际需求情况进行扩展或定制。如果用户需求只是需要一个标准类，比如CDC通信，那么最好就使用现成的代码，不需要做任何修改就可以实现这个CDC类通信的功能。
-  * 如上所述，Bulk-only是USB设备端，此处的U盘和USB Host端，即普通PC，之间信息交换的协议。Bulk Only Transport，也被简称为BOT。
+  * 蓝色USB Device HAL Driver为HAL库部分，是对USB外设接口的封装，属于底层驱动，不需要修改，它分为PCD和LL Driver，PCD处于LL Driver之上。
-  * USB MSC USB Attached SCSI Protocol (UASP)
+  * 洋红色USB Device Configuration为USB配置封装，位于USB底层HAL层驱动与中间件USB协议栈之间，一方面向上层(USB设备库)提供各种操作调用接口，另一方面，向底层USB驱动提供各种回调接口。正是由于它的存在，使得USB协议栈(USB设备库)与底层硬件完全分离，从而使USB设备库具有更加兼容所有STM32的通用性。USB Device Configuration为开放给用户的源文件，用户可以根据自己的某些特殊需要进行修改，也可以使用默认的源文件，假如没有任何特殊要求的话，我们使用默认即可。
-  * “Attached”顾名思义，是附在某个上面的，此处即附在SCSI协议的上面的，即SCSI协议的补充部分。
+  * Application为应用层，USB Device Class有可能将自己对应该的操作接口封装在一个操作数据结构中，由应用来具体实现这些操作，在系统初始化时，由应用将已经定义好的操作接口注册到对应的USB类中，比如usbd_cdc_if， 就这样，使得应用层的应用代码与属于中间件层的USB协议栈分离。同时，USB协议栈会将一些字符串描述符放到APP中，当USB初始化时将这些已经定义好的字符串通过指针初始化到USB协议栈中，以便后续需要时获取。
-  * UASP规范，定义了关于如何在USB 2.0和USB 3.0中，UAS的传输标准是如何实现的，并且给出了一些范例和一些推荐的做法。
+  * USB_CDC类详细内容可参考《USB_CDC类入门培训》。
-{{ :icore3:icore3_arm_hal_20_1.png?direct |}}
+=== 3、USBD_VCP实验介绍 ==
-  * 如上图，我们U盘实现的功能，主要就是数据的读写，而Device和Host之间的数据通信，主要有两种：
+  * USBH_VCP实验是用STM32F407的USB接口通过STM32_HAL库生成的代码达到iCore3上的USB接口实现虚拟串口的功能。
-    * CBI：主要用于Floppy设备，所以新的设备，都很少用此协议
+=== 4、实验内容： ===
-    * BOT：Bulk-Only Transport，也称BBB（Bulk/Bulk/Bulk），而对于BOT/BBB来说，对其提高USB总线利用率，提高了USB速度后，就是对应的UASP协议，故此处称UASP为BOT的增强版的协议。
+  * 通过移植STM32_HAL库提供的代码来实现STM32虚拟串口功能，然后就可以像操作串口一样操作USB，本实验实现终端发送数据，STM32将接收到的数据直接返回给终端，验证发送和接收。
-=== 5、USBH_MSC实验介绍 ===
+{{ :icore3:icore3_arm_hal_21_2.png?direct |}}
-  * 硬件框架图：
-{{ :icore3:icore3_arm_hal_20_2.png?direct&600 |}}
-  * USBH_MSC实验是用STM32F407的USB接口实现iCore3作为主机对U盘（即USB大容量存储器）实现读／写操作并通过串口打印到电脑上并显示的实验。
-  * 实验内容：
-    * 通过cube MX库提供的代码来实现STM32对U盘或者读卡器等大容量USB存储设备的读写操作，本实验是向存储设备中新建一个名为test.txt的文件，并向文件中写入数据，待写入成功后，读出文件的内容，并通过终端显示出来。
 ==== 四、 实验程序 ====
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   SystemClock_Config();
   MX_GPIO_Init();
-  MX_UART4_Init();
+  MX_USB_DEVICE_Init();
-  MX_FATFS_Init();
+  LED_GREEN_ON;
-  MX_USB_HOST_Init();
-  uart4.printf("\x0c");
-  uart4.printf("\033[1;32;40m");
-  uart4.printf("\r\nHello, I am iCore3.\r\n");
   while (1)
   {
-    MX_USB_HOST_Process();
-    LED_RED_ON;
   }
 }
 </code>
-  * 对于USB主机，需要调用一个重要函数MX_USB_HOST_Process，该函数用于实现USB主机通信的核心状态机处理，该函数必须在主函数里面，被循环调用，而且调用频率得比较快才行（越快越好），以便及时处理各种事务。注意，MX_USB_HOST_Process函数仅在U盘识别阶段，需要频繁反复调用，但是当U盘被识别后，剩下的操作（U盘读写），都可以由USB中断处理。
+  * 主程序主要打开了LED_GREEN，在while循环中并没有写任何内容，接受发送处理文件主要在usb_cdc_if.c中。
-=== 2. 用户处理函数 ===
+=== 2. 接受回调函数： ===
 <code c>
-static void USBH_UserProcess  (USBH_HandleTypeDef *phost, uint8_t id)
+static int8_t CDC_Receive_HS(uint8_t* Buf, uint32_t *Len)
 {
-    int i,j;
+  /* USER CODE BEGIN 11 */
-    static FRESULT res;
+  USBD_CDC_SetRxBuffer(&hUsbDeviceHS, &Buf[0]);
-    unsigned char write_buffer[512];
+  USBD_CDC_ReceivePacket(&hUsbDeviceHS);
-    unsigned char read_buffer[512];
+   CDC_Transmit_HS(Buf,(uint16_t)(*Len));
-    unsigned int counter;
+  return (USBD_OK);
-  switch(id)
+  /* USER CODE END 11 */
-  {
-  case HOST_USER_SELECT_CONFIGURATION:
-  break;
-  case HOST_USER_DISCONNECTION:
-  Appli_state = APPLICATION_DISCONNECT;
-  break;
-  case HOST_USER_CLASS_ACTIVE:
-//f_mount
-    res = f_mount(&fatfs,"0:",1);
-    if(res != RES_OK){
-        USBH_UsrLog("\r\nf_mount error!");
-        return;
-    }else{
-        USBH_UsrLog("\r\nf_mount successful!");
-    }
-    //f_open
-    for(i = 0; i < 512 ; i ++)write_buffer[i] = i % 256;
-    res = f_open(&file,"0:/test.txt",FA_READ | FA_WRITE | FA_OPEN_ALWAYS);
-    if(res != RES_OK){
-        USBH_UsrLog("f_open error!");
-        return;
-    }else{
-        USBH_UsrLog("f_open successful!");
-    }
-    //f_lseek
-    res = f_lseek(&file,0);
-    if(res != RES_OK){
-        USBH_UsrLog("f_lseek error!");
-        return;
-    }else{
-        USBH_UsrLog("f_lseek successful!");
-    }
-    //f_write
-    res = f_write(&file,write_buffer,512,&counter);
-    if(res != RES_OK || counter != 512){
-        USBH_UsrLog("f_write error!");
-        return;
-    }else{
-        USBH_UsrLog("f_write successful!");
-    } //f_lseek
-    res = f_lseek(&file,0);
-    if(res != RES_OK){
-        USBH_UsrLog("f_lseek error!");
-        return;
-    }else{
-        USBH_UsrLog("f_lseek successful!");
-    }
-//f_read
-    res = f_read(&file,read_buffer,512,&counter);
-    if(res != RES_OK || counter != 512){
-return;
-  }else{
-        USBH_UsrLog("f_read successful!");
-    }
-    f_close(&file);
-    USBH_UsrLog("read data:");
-    for(i = 0;i < 32;i++){
-        for(j = 0; j < 16; j ++)
-            USBH_UsrLog("%02X ",read_buffer[i*16+j]);
-    }
-    memset(read_buffer,0,sizeof(read_buffer));
-  break;
-  case HOST_USER_CONNECTION:
-  Appli_state = APPLICATION_START;
-  break;
-  default:
-  break;
-  }
 }
 </code>
+=== 3. 发送函数 ===
-=== 3. 打印函数 ===
-  * USBH自带打印输出，但是需要向串口4打印输出，需要修改相应的打印输出参数。在打印调试输出之前需要打开USBH_DEBUG。打开方式参照iCore3_CubeMX教程二十_USBH_MSC或在usbh_conf.h中将宏定义USBH_DEBUG_LEVEL改为
 <code c>
-  #define USBH_DEBUG_LEVEL      1U
+ uint8_t CDC_Transmit_HS(uint8_t* Buf, uint16_t Len)
-</code>
+{
-  * 打开USBH_DEBUG后，需将打印信息输出到串口4，即将打印信息修改为
+  uint8_t result = USBD_OK;
-<code c>
+  /* USER CODE BEGIN 12 */
-#if (USBH_DEBUG_LEVEL > 0U)
+  USBD_CDC_HandleTypeDef *hcdc = (USBD_CDC_HandleTypeDef*)hUsbDeviceHS.pClassData;
-#define  USBH_UsrLog(...)   uart4.printf(__VA_ARGS__);\
+  if (hcdc->TxState != 0){
-                            uart4.printf("\r\n");
+    return USBD_BUSY;
-#else
+  }
-#define USBH_UsrLog(...) do {} while (0)
+  USBD_CDC_SetTxBuffer(&hUsbDeviceHS, Buf, Len);
-#endif
+  result = USBD_CDC_TransmitPacket(&hUsbDeviceHS);
+  /* USER CODE END 12 */
-#if (USBH_DEBUG_LEVEL > 1U)
+  return result;
+}
-#define  USBH_ErrLog(...) do { \
-                            uart4.printf("ERROR: ") ; \
-                            uart4.printf(__VA_ARGS__); \
-#define USBH_ErrLog(...) do {} while (0)
-#endif
-#if (USBH_DEBUG_LEVEL > 2U)
-#define  USBH_DbgLog(...)   do { \
-                            uart4.printf("DEBUG : ") ; \
-                            uart4.printf(__VA_ARGS__); \
-                            uart4.printf("\r\n"); \
-} while (0)
-#else
 </code>
-  * 即可正常向串口4打印调试信息。
+  * CDC_Transmit_HS是发送函数，指定数据首地址和字节长度，数据就会发送到串口，底层是USB库实现的。CDC_Receive_HS是接收到收据后的回调函数，数据是收到一帧后才调用的CDC_Receive_HS，所以每次的字节长度不一定相同，传入的两个参数是数据缓存首地址和数据长度。这里简单的将接收到的数据原样返回，实现数据回环，只需要在CDC_Receive_HS函数添加一行调用CDC_Transmit_HS函数即可。
 ==== 五、 实验步骤 ====
   - 把仿真器与iCore3的SWD调试口相连（直接相连或者通过转接器相连）；
   - 将跳线帽插在USB_UART；
-  - 把iCore3（USB_UART）通过Micro USB线与计算机相连，为iCore3供电；
+  - 把iCore3通过Micro USB线与计算机相连，为iCore3供电；
-  - 把USB_OTG通过Micor USB线与U盘或者读卡器相连，向此存储设备写入文件；
   - 打开Keil MDK 开发环境，并打开本实验工程；
-  - 打开PuTTY串口中断（注：PuTTY使用方法见附录）；
   - 烧写程序到iCore3上；
+  - 打开Commix串口终端（注：Commix使用方法见附录）；
   - 也可以进入Debug 模式，单步运行或设置断点验证程序逻辑。
 ==== 六、 实验现象 ====
-  * 打开串口终端可以显示操作过程，操作完成后可以通过电脑查看U盘是否操作成功，成功后U盘内新建一个test.txt文件。
+  * 终端发送“Hello，I’M iCore3.”，STM32将接收到的消息又直接返回给终端，现象如下：
-{{ :icore3:icore3_arm_hal_20_3.png?direct |}}
+{{ :icore3:icore3_arm_hal_21_3.png?direct |}}
 **附录：**
-**PuTTY使用方法：**
+  * 1、驱动安装：打开本实验文件夹中的驱动文件夹，双击VCP_V1.4.0_Setup.exe,开始安装虚拟串口驱动。按照顺序安装即可。
-  * 1、iCore3供电后，打开计算机——属性——设备管理器——端口，查看iCore3所占用的COM口；
+{{ :icore3:icore3_arm_hal_21_4.png?direct |}}
-{{ :icore3:icore3_arm_hal_20_4.png?direct |}}
+  * 2、安装完成后并下载程序设备上将会显示相应的端口
-  * 2、打开PuTTY；
+{{ :icore3:icore3_arm_hal_21_5.png?direct |}}
-{{ :icore3:icore3_arm_hal_20_5.png?direct |}}
-  * 3、烧写程序验证

用户工具

站点工具

差别

页面工具