1. 了解STM32 USB VCP结构。
2. 了解STM32 USB VCP特征。
3. 掌握USB VCP的使用方法。
4. 掌握STM32 HAL库中USB VCP属性的配置方法。
5. 掌握KEIL MDK 集成开发环境使用方法。

1. iCore4 双核心板点击购买。
2. JLINK（或相同功能）仿真器点击购买。
3. Micro USB线缆。
4. Keil MDK 开发平台。
5. STM32CubeMX开发平台。
6. 装有WIN XP（及更高版本）系统的计算机。

• USB虚拟串口，简称VCP，是VirtualCOMPort的简写，它是利用USB的CDC类来实现的一种通信接口。
• USB虚拟串口属于USB通信设备类。在物理层通过USB总线，采用虚拟串口的方式为主机提供一个物理串口。在系统内部，USB控制器提供了一个批量传输IN端点和一个批量传输的OUT端点，用于数据的接收和发送，模拟串口的RX和TX线。另外USB控制器还提供中断IN端点，发送当前串口的状态，实现对串口传输的控制。串口设备的数据，由系统的串口采集，在芯片内完成USB包的封装，通过USB总线上传至主机，再由相应的串口应用程序进行处理。对用户来说，看到的是基于串口的数据采集和传输，而实际上实现的是基于USB协议包的数据传输。
• 我们可以利用STM32自带的USB功能，来实现一个USB虚拟串口，从而通过USB，实现电脑与STM32的数据互传。上位机无需编写专门的USB程序，只需要一个串口调试助手即可调试，非常实用。
• 本实验利用STM32自带的USB功能，连接电脑USB，虚拟出一个USB串口，实现电脑和开发板的数据通信。

• 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。
• 如下图所示，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，这也就是为什么下图中，在操作虚拟串口之前会有两条数据通信的数据。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。

• 如下图所示，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：
  • USB Device Core中,Log/debug为打印/调试开关;
  • core为USB设备核心;
  • USB request中定义了枚举过程中各种标准请求的处理；
  • I/O request为底层针对USB通信接口的封装。
• 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。
• 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。
• 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。
• 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。

• 本实验利用STM32自带的USB功能，连接电脑USB，虚拟出一个USB串口，实现电脑和开发板的数据通信。本例程功能完全同实验四（串口通信实验），只不过串口变成了STM32的USB虚拟串口。

int main(void)
{
  /* MCU 配置 */
  /* 重置所有外围设备，初始化Flash接口和Systick. */
  HAL_Init();
  /* 系统时钟配置 */
  SystemClock_Config();
 /* 初始化所有已配置的外围设备 */
  MX_GPIO_Init();
  MX_USB_DEVICE_Init();
 
  LED_GREEN_ON;
  //接收发送处理均在usbd_cdc_if.c文件中
  while (1)
  {
  }
}

void MX_USB_DEVICE_Init(void)
{
  /* 初始化设备库，添加支持的类并启动该库*/
  /* 初始化设备堆栈并加载类驱动程序*/
  USBD_Init(&hUsbDeviceHS, &HS_Desc, DEVICE_HS);/
  /* 将类驱动程序链接到设备核心*/
  USBD_RegisterClass(&hUsbDeviceHS, & USBD_Interface_fops_HS);
/* 启动USB设备核心 */
  USBD_Start(&hUsbDeviceHS);
}

/* 在USB HS IP上初始化CDC底层媒体 */
/* 如果所有操作均正常，则为USBD_OK，否则为USBD_FAIL  */
static int8_t CDC_Init_HS(void)
{
  /* 设置应用程序缓冲区 */
  USBD_CDC_SetTxBuffer(&hUsbDeviceHS, UserTxBufferHS, 0);
  USBD_CDC_SetRxBuffer(&hUsbDeviceHS, UserRxBufferHS);
  return (USBD_OK);
}
/* 取消初始化CDC媒体低层 */  
/* 如果所有操作均正常，则为USBD_OK，否则为USBD_FAIL */
static int8_t CDC_DeInit_HS(void)
{
  return (USBD_OK);
}

/**
  * @brief  管理CDC类请求
  * @param  cmd: 指令码
  * @param  pbuf: 包含命令数据（请求参数）的缓冲区
  * @param  length:要发送的数据数（以字节为单位）
 * @retval 操作结果: 如果所有操作均正常，则为USBD_OK，否则为USBD_FAIL
  */
static int8_t CDC_Control_HS(uint8_t cmd, uint8_t* pbuf, uint16_t length)
{ 
  switch (cmd)
  {
  case CDC_SEND_ENCAPSULATED_COMMAND:
    break;
  case CDC_GET_ENCAPSULATED_RESPONSE:
    break；
  case CDC_SET_COMM_FEATURE:
    break；
  case CDC_GET_COMM_FEATURE:
    break;
  case CDC_CLEAR_COMM_FEATURE:
    break;   
  case CDC_SET_LINE_CODING:   
    break;
  case CDC_GET_LINE_CODING:     
    break;
  case CDC_SET_CONTROL_LINE_STATE:
    break;
  case CDC_SEND_BREAK:
    break;    
  default:
    break;
  }
  return (USBD_OK);
}

/**
  * @brief  USB OUT端点接收的数据通过此函数发送给CDC接口 
  * @note 此函数将阻止USB端点上的所有OUT数据包接收，直到退出此功能。如果在CDC接口上完成
            传输之前退出此功能（即使用DMA控制器），它将导致接收更多数据，而先前的数据仍未发送。
  * @param  Buf: 待接收数据的缓冲区
  * @param  Len: 接收的数据数（以字节为单位）
  * @retval 如果所有操作均正常，则为USBD_OK，否则为USBD_FAIL
  */
static int8_t CDC_Receive_HS (uint8_t* Buf, uint32_t *Len)
{
  USBD_CDC_SetRxBuffer(&hUsbDeviceHS, &Buf[0]);
  USBD_CDC_ReceivePacket(&hUsbDeviceHS);
  CDC_Transmit_HS(Buf,(uint16_t)(*Len));
  return (USBD_OK);
}

/**
* @brief  通过USB IN端点发送的数据通过此函数发送给CDC接口
* @param  Buf: 要发送的数据缓冲区
* @param  Len: 要发送的数据数（以字节为单位）
* @retval 操作结果: 如果所有操作均正常返回USBD_OK，否则返回USBD_FAIL或USBD_BUSY 
*/
uint8_t CDC_Transmit_HS(uint8_t* Buf, uint16_t Len)
{
  uint8_t result = USBD_OK; 
  USBD_CDC_HandleTypeDef *hcdc = (USBD_CDC_HandleTypeDef*)hUsbDeviceHS.pClassData;
 
  if (hcdc->TxState != 0){
    return USBD_BUSY;
  }
 
  USBD_CDC_SetTxBuffer(&hUsbDeviceHS, Buf, Len);
  result = USBD_CDC_TransmitPacket(&hUsbDeviceHS);
  return result;
}

1. 把仿真器与iCore4的SWD调试口相连（直接相连或者通过转接器相连）；
2. 将跳线帽插到USB_OTG;
3. 把iCore4（USB_OTG）通过Micro USB线与计算机相连，为iCore4供电；
4. 打开Keil MDK 开发环境，并打开本实验工程；
5. 烧写程序到iCore4上；
6. 打开Commix串口终端；
7. 也可以进入Debug模式，单步运行或设置断点验证程序逻辑。

• 通过Commix串口终端向iCore4发送信息，iCore4将接收到的信息返回给终端。