STM32 USB学习笔记5

主机环境：Windows 7 SP1

开发环境：MDK5.14

目标板：STM32F103C8T6

开发库：STM32F1Cube库和STM32_USB_Device_Library

承接前文，对于上层应用而言只剩下CDC类接口文件即usbd_cdc_interface，该文件主要为实现CDC类接口所用到的物理资源以及逻辑资源，需要参考通信设备通用串行总线类定义版本1.2以及PSTN设备通用串行总线通信类子类规范版本1.2，这两个文档都可以在USB组织官网上下载得到，首先看下usbd_cdc_interface.h文件，如下：

/* Define to prevent recursive inclusion -------------------------------------*/

#ifndef __USBD_CDC_IF_H

#define __USBD_CDC_IF_H

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/

#include "usbd_cdc.h"

/* Exported types ------------------------------------------------------------*/

/* Exported constants --------------------------------------------------------*/

/* User can use this section to tailor USARTx/UARTx instance used and associated 

   resources */

/* Definition for USARTx clock resources */

#define USARTx                           USART1

#define USARTx_CLK_ENABLE()              __HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();

#define DMAx_CLK_ENABLE()                __HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE()

#define USARTx_RX_GPIO_CLK_ENABLE()      __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE()

#define USARTx_TX_GPIO_CLK_ENABLE()      __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE() 

#define USARTx_FORCE_RESET()             __HAL_RCC_USART1_FORCE_RESET()

#define USARTx_RELEASE_RESET()           __HAL_RCC_USART1_RELEASE_RESET()

/* Definition for USARTx Pins */

#define USARTx_TX_PIN                    GPIO_PIN_9

#define USARTx_TX_GPIO_PORT              GPIOA  

#define USARTx_RX_PIN                    GPIO_PIN_10

#define USARTx_RX_GPIO_PORT              GPIOA 

/* Definition for USARTx's NVIC: used for receiving data over Rx pin */

#define USARTx_IRQn                      USART1_IRQn

#define USARTx_IRQHandler                USART1_IRQHandler

/* Definition for USARTx's DMA: used for transmitting data over Tx pin */

#define USARTx_TX_DMA_STREAM             DMA1_Channel4

#define USARTx_RX_DMA_STREAM             DMA1_Channel5

/* Definition for USARTx's NVIC */

#define USARTx_DMA_TX_IRQn               DMA1_Channel4_IRQn

#define USARTx_DMA_RX_IRQn               DMA1_Channel5_IRQn

#define USARTx_DMA_TX_IRQHandler         DMA1_Channel4_IRQHandler

#define USARTx_DMA_RX_IRQHandler         DMA1_Channel5_IRQHandler

/* Definition for TIMx clock resources */

#define TIMx                             TIM3

#define TIMx_CLK_ENABLE                  __HAL_RCC_TIM3_CLK_ENABLE

#define TIMx_FORCE_RESET()               __HAL_RCC_USART1_FORCE_RESET()

#define TIMx_RELEASE_RESET()             __HAL_RCC_USART1_RELEASE_RESET()

/* Definition for TIMx's NVIC */

#define TIMx_IRQn                        TIM3_IRQn

#define TIMx_IRQHandler                  TIM3_IRQHandler

/* Periodically, the state of the buffer "UserTxBuffer" is checked.

   The period depends on CDC_POLLING_INTERVAL */

#define CDC_POLLING_INTERVAL             5 /* in ms. The max is 65 and the min is 1 */

extern USBD_CDC_ItfTypeDef  USBD_CDC_fops;

/* Exported macro ------------------------------------------------------------*/

/* Exported functions ------------------------------------------------------- */

#endif /* __USBD_CDC_IF_H */

/************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE****/

这其中主要是一些物理资源的定义，需要用到一个串口资源(且使用DMA方式发送数据)，一个定时器资源(定时读取从串口接收到的数据并发往USB接口)。这里虽然列出了两个DMA通道，但在实现中只用到了TX的DMA发送一个通道，文件末尾有一个CDC类接口数据结构USBD_CDC_ItfTypeDef，如下：

typedef struct _USBD_CDC_Itf

{

  int8_t (* Init)          (void);

  int8_t (* DeInit)        (void);

  int8_t (* Control)       (uint8_t, uint8_t * , uint16_t);   

  int8_t (* Receive)       (uint8_t *, uint32_t *);  

}USBD_CDC_ItfTypeDef;

有关该结构的说明可以在USB器件库文档中找到，如下：

由上可以看出这里只有OUT传输而没有IN传输，VCP模型很简单就只有简单的收发数据以及一些属性的修改等，因此这里的CDC接口接口内容不多。下面查看一下usbd_cdc_interface.c文件，其内容是CDC类物理以及逻辑接口的具体实现。文件开头申请了两块缓冲区用于数据的收发，如下：

#define APP_RX_DATA_SIZE  2048

#define APP_TX_DATA_SIZE  2048

uint8_t UserRxBuffer[APP_RX_DATA_SIZE];/* Received Data over USB are stored in this buffer */

uint8_t UserTxBuffer[APP_TX_DATA_SIZE];/* Received Data over UART (CDC interface) are stored in this buffer */

uint32_t BuffLength;

uint32_t UserTxBufPtrIn = 0;/* Increment this pointer or roll it back to

                               start address when data are received over USART */

uint32_t UserTxBufPtrOut = 0; /* Increment this pointer or roll it back to

                                 start address when data are sent over USB */ 

两块缓冲区是循环使用，其中的RX、TX是针对USB模块而言，各2K字节。在文件头部还有一个新的数据结构USBD_CDC_LineCodingTypeDef，该结构很简单，如下：

typedef struct

{

  uint32_t bitrate;

  uint8_t  format;

  uint8_t  paritytype;

  uint8_t  datatype;

}USBD_CDC_LineCodingTypeDef;

对应着串口的各个属性，有关LineCoding的相关信息可以在PSTN120文档中找到，如下：

并且罗列了各个属性的取值范围，由此可以看出默认状态下串口属性为：115200波特率、1个停止位，8个数据位，无校验。接着查看CDC类接口的实现函数，首先是硬件资源的初始化操作：

USBD_CDC_ItfTypeDef USBD_CDC_fops = 

{

  CDC_Itf_Init,

  CDC_Itf_DeInit,

  CDC_Itf_Control,

  CDC_Itf_Receive

};

/* Private functions ---------------------------------------------------------*/

/**

  * @brief  CDC_Itf_Init

  *         Initializes the CDC media low layer

  * @param  None

  * @retval Result of the opeartion: USBD_OK if all operations are OK else USBD_FAIL

  */

static int8_t CDC_Itf_Init(void)

{

  /*##-1- Configure the UART peripheral ######################################*/

  /* Put the USART peripheral in the Asynchronous mode (UART Mode) */

  /* USART configured as follows:

      - Word Length = 8 Bits

      - Stop Bit    = One Stop bit

      - Parity      = No parity

      - BaudRate    = 115200 baud

      - Hardware flow control disabled (RTS and CTS signals) */

  UartHandle.Instance        = USARTx;

  UartHandle.Init.BaudRate   = 115200;

  UartHandle.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;

  UartHandle.Init.StopBits   = UART_STOPBITS_1;

  UartHandle.Init.Parity     = UART_PARITY_NONE;

  UartHandle.Init.HwFlowCtl  = UART_HWCONTROL_NONE;

  UartHandle.Init.Mode       = UART_MODE_TX_RX;

  if(HAL_UART_Init(&UartHandle) != HAL_OK)

  {

    /* Initialization Error */

    Error_Handler();

  }

  /*##-2- Put UART peripheral in IT reception process ########################*/

  /* Any data received will be stored in "UserTxBuffer" buffer  */

  if(HAL_UART_Receive_IT(&UartHandle, (uint8_t *)UserTxBuffer, 1) != HAL_OK)

  {

    /* Transfer error in reception process */

    Error_Handler();

  }

  /*##-3- Configure the TIM Base generation  #################################*/

  TIM_Config();

  /*##-4- Start the TIM Base generation in interrupt mode ####################*/

  /* Start Channel1 */

  if(HAL_TIM_Base_Start_IT(&TimHandle) != HAL_OK)

  {

    /* Starting Error */

    Error_Handler();

  }

  /*##-5- Set Application Buffers ############################################*/

  USBD_CDC_SetTxBuffer(&USBD_Device, UserTxBuffer, 0);

  USBD_CDC_SetRxBuffer(&USBD_Device, UserRxBuffer);

  return (USBD_OK);

}

/**

  * @brief  CDC_Itf_DeInit

  *         DeInitializes the CDC media low layer

  * @param  None

  * @retval Result of the opeartion: USBD_OK if all operations are OK else USBD_FAIL

  */

static int8_t CDC_Itf_DeInit(void)

{

  /* DeInitialize the UART peripheral */

  if(HAL_UART_DeInit(&UartHandle) != HAL_OK)

  {

    /* Initialization Error */

    Error_Handler();

  }

  return (USBD_OK);

}

这里主要是串口资源的初始化，按照LineCoding中默认的属性初始化串口资源，并进一步调用之前stm32f1xx_hal_msp.c文件中的HAL_UART_MspInit()，HAL_UART_MspDeInit()方法。此外开启串口接收中断接收字节数据，同时初始化定时器资源，如下：

/**

  * @brief  TIM_Config: Configure TIMx timer

  * @param  None.

  * @retval None.

  */

static void TIM_Config(void)

{  

  /* Set TIMx instance */

  TimHandle.Instance = TIMx;

  /* Initialize TIM3 peripheral as follows:

       + Period = 10000 - 1

       + Prescaler = ((SystemCoreClock/2)/10000) - 1

       + ClockDivision = 0

       + Counter direction = Up

  */

  TimHandle.Init.Period = (CDC_POLLING_INTERVAL*1000) - 1;

  TimHandle.Init.Prescaler = 84-1;

  TimHandle.Init.ClockDivision = 0;

  TimHandle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;