用stm32Cube生成103c8t6的usb驱动

开发板是用的stm32f103c8t6的核心板淘宝上最便宜最常见的那种（还是上图吧） 

stm32f1系列的hal驱动库中把usb驱动放在了“Middlewares(中间件)”文件夹下，且有“STM32_USB_Device_Library”和“STM32_USB_Host_Library”两个驱动库。若是想直接利用驱动库新建工程可在这两个库的目录下复制Core文件夹和Class文件夹下所需文件。

使用stm32cube直接生成工程： 

先勾选Peripherals的USB->Device才能在MiddleWares下的USB_Devics下选择IP核，下拉后有六个选项，分别对应USB设备的六大分类：

分类 功能

AUDIO USB音频设备

CDC（communication device class） 虚拟串口

Download Firmware Update 固件更新

Human Interface Device 人机接口

Custom Human Interface Device 传统人机接口（键盘鼠标类）

Mass Storage Class 大容量存储设备

此处选择CDC设备。需要注意的是，在RCC分类下的HSE必须被使能成外部晶振->Crystal/ceramic Resonator。要开启USB核主时钟必须达到48M，因为USB区域的时钟为48M。这点可在时钟树的配置中很清楚看到。不过，若主时钟没有配置成48M或以上，在STM32Cube的Clock Configuartion界面会直接报错，点进去看会提示是否自动设置时钟，直接确认就OK。 

PLL倍频数位6的话，USB分频设为1即可，若要开到72M的最高频率，分频数则要设为1.5。其余配置均保持默认即可。

此处还开启了SWD引脚用于代码的下载。最终的引脚配置如图： 

最后点击生成代码，工程名称为：USBCDC 使用MDK-ARM/V5。下面的Stack Size可以改大些，USB CDC的RX和TX的Buffer默认大小为2048，只是单纯的收发测试的话，默认大小也够用，为避免造成内存溢出导致的跑飞，此处设为0x1000。在Code generator界面最好勾选->为每个外设生成单独的.c和.h文件 这个选项。这样生成的外设驱动能比较方便的移植，另外分类清晰，可读性也较好，否则全部代码都堆在main文件中。 

生成代码后直接打开工程编译。 

Middlewares分类下为USB内核代码，这些文件都不用改动。 

Application下的stm32f1xx_it.c文件中含有目前工程中所开启的所有中断处理函数代码，打开翻到这个文件的最下面可以看到，STM32Cube默认为USB开启了中断：

/**

    * @brief This function handles USB low priority or CAN RX0 interrupts.

*/

void USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler(void)

{

  /* USER CODE BEGIN USB_LP_CAN1_RX0_IRQn 0 */

  /* USER CODE END USB_LP_CAN1_RX0_IRQn 0 */

  HAL_PCD_IRQHandler(&hpcd_USB_FS);

  /* USER CODE BEGIN USB_LP_CAN1_RX0_IRQn 1 */

  /* USER CODE END USB_LP_CAN1_RX0_IRQn 1 */

}

从中断函数函数名可以看出，USB和CAN是公用一个中断向量的。在f1系列的参考文档中也可以查到，CAN和USB占用同一段RAM，这两个外设不能同时使用。

stm32f1xx_hal_msp.c文件只含有HAL_MspInit()这一个函数，实现NVIC分组和系统中断优先级的设定（都是最高优先级），并禁用JTAG和SWD使能（若在Cube配置中没有开启SYS->Serial Wire，则不会有这一句）。

usb_device.c文件初始化了一个USB句柄。由于是HAL库的驱动，整体的代码对于外设初始化和调用都是通过句柄。

/* USB Device Core handle declaration */

USBD_HandleTypeDef hUsbDeviceFS;

/* init function */                                        

void MX_USB_DEVICE_Init(void)

{

    USBD_Init(&hUsbDeviceFS, &FS_Desc, DEVICE_FS);

    USBD_RegisterClass(&hUsbDeviceFS, &USBD_CDC);

    USBD_CDC_RegisterInterface(&hUsbDeviceFS, &USBD_Interface_fops_FS);

    USBD_Start(&hUsbDeviceFS);

}

去掉多余部分注释（实话说Cube生成的工程注释太多挺烦的），可以看出这是USB外设的初始化函数；USBD_Init()里面包含了,检测主机是否存在，复位USB类，设定USB设备描述符，还有USB设备状态几个步骤，最后初始化了单片机上面的USB底层驱动：端点号啊，全速模式啊，失能低功耗，外部供电关闭啊，blabalbal…然后会跑到USBD_LL_MspInit()中去开启USB的引脚。USB引脚比较特殊，只要单片机内的USB区域时钟开启，那PA12和PA11就只能作为USB的数据引脚使用。

USBD_RegisterClass()会连接CDC类驱动到USB核，这点在HAL固件库里有所体现，USB的设备库分成了两层，一层为内核文件，就是只要开启了USB就要调用的，还有一层为“类”，对应它的不同功能，详见上面那个表格，只需根据需要将一类代码加入工程即可。至于函数内具体的细节，则需要对应驱动库的说明看了（不知是我人品不好还是怎么，在哪都找不到hal库 usb的说明文档，只能找到以前的标准库的）。

USBD_CDC_RegisterInterface()则是不知道要干嘛了，进入函数定义只能看到简短的描述，@brief USBD_CDC_RegisterInterface（找不到文档的痛(ㄒ_ㄒ)）。最后一个倒是很容易看懂了‘USBD_Start()’开启外设。

usb_conf.c文件则是关于USB的配置，这里除开HAL库的部分，还有部分代码是使用LL库写的（底层驱动部分）。但USB协议部分都是包含在stm32f1x_hal_pcd.c和stm32f1x_hal_pcd_ex.cz这两组文件中（为嘛不用stm32f1x_hal_usb.c文件名害得我一顿好找）。有兴趣的可以详细看看分析，只是要使用这个接口的话，也不用深究了。 

然后usb_desc.c文件也是关于协议这一块（目前学的不深就不多说了）。但有一点要补充的，这个两个文件里的代码——不要动！不要动！不要动！

usb_cdc_if.c这里就是对与USB的CDC类的直接调用了。文件不是很大，里面定义了用户的收发缓存，都是2048byte。然后有4个静态函数和一个可供外部调用的函数：

static int8_t CDC_Init_FS     (void);

static int8_t CDC_DeInit_FS   (void);

static int8_t CDC_Control_FS  (uint8_t cmd, uint8_t* pbuf, uint16_t length);

static int8_t CDC_Receive_FS  (uint8_t* pbuf, uint32_t *Len);

uint8_t CDC_Transmit_FS(uint8_t* Buf, uint16_t Len)

见名生意，全速设备CDC类初始化、CDC类复位、CDC类控制、CDC类接收还有CDC类发送函数。初始化复位和控制这3个函数都没什么好说的。

重点是CDC_Receive_FS 和CDC_Transmit_FS 这两个函数。这里必须强调CDC_Receive_FS 是USB接收中断回调函数。有必要提一下HAL库和标准库的一个区别：使用标准库时，在配置中断时，一般都是在启动文件中寻找中断向量名，以此名字编写中断处理函数。函数里面有两个重要的部分，一是清除中断标志位，二是实现用户需要的功能。内容部分都是要自己写的。HAL库中，对于中断处理函数做了封装，函数名和函数体都已经写好，进入中断处理函数就判断中断源，然后清除中断标志位，接着进入中断回调函数。唯一允许改动的则是这个中断回调函数，它在库中使用weak修饰，即允许user在工程的任何地方对该函数重定义，以实现所需的功能。CDC_Receive_FS则是CDC类对应USB库的中断回调函数。

/**

  * @brief  CDC_Receive_FS

  *         Data received over USB OUT endpoint are sent over CDC interface 

  *         through this function.

  *           

  *         @note

  *         This function will block any OUT packet reception on USB endpoint 

  *         untill exiting this function. If you exit this function before transfer

  *         is complete on CDC interface (ie. using DMA controller) it will result 

  *         in receiving more data while previous ones are still not sent.

  *                 

  * @param  Buf: Buffer of data to be received

  * @param  Len: Number of data received (in bytes)

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

  */

static int8_t CDC_Receive_FS (uint8_t* Buf, uint32_t *Len)

{

  /* USER CODE BEGIN 6 */

  USBD_CDC_SetRxBuffer(&hUsbDeviceFS, &Buf[0]);

  USBD_CDC_ReceivePacket(&hUsbDeviceFS);

  return (USBD_OK);

  /* USER CODE END 6 */ 

}

从注释也能看出，在从USB虚拟串口接收到任何数据后，都会将接收到的数组的指针和数组长度传回此函数。若需要实现某些功能，只需在重设接收缓存前新增函数或者直接处理即可。 

而允许外部调用的那个CDC_Transmit_FS()，则是像串口发送函数那样直接调用即可，输入要发送的数组的指针和要发送的长度，然后就可以在电脑端的虚拟串口处直接接收到所发送的数据。

我有尝试过像串口输出重定向那样，使用CDC_Transmit_FS()函数重定向fputc欲实现printf函数通过虚拟串口的打印。但实测每次发送字符串或者长一点的符号什么的，就只能接收到第一个字符。重定向代码还是贴出来吧，思路应该是正确的，肯定还有哪些点没注意到…如果有大佬看到的话，还劳烦指点迷津，不胜感激。

int fputc(int ch, FILE *f)   

{

  CDC_Transmit_FS((uint8_t *)&ch, 1); 

  return ch;

}

回到正题，剩下gpio.c文件还没说，这里面只有一个MX_GPIO_Init() 函数，用来开启GPIOA和GPIOD两组引脚的时钟，GPIOA是USB的D+和D-引脚以及下载口SWDIO和SWCLK的时钟，GPIOD则是HSE主时钟的晶振引脚的时钟了。

工程内的主要代码说完，再看主函数main()（依旧去除烦人的注释）

int main(void)

{

  HAL_Init();

  SystemClock_Config();

  MX_GPIO_Init();

  MX_USB_DEVICE_Init();

  while (1)

  {

  }

}

使用STM32Cube生成的代码，都是一个样：首先初始化hal库，然后配置系统时钟，开启要用的GPIO口时钟，然后初始化外设，再加一个空的while循环，只是帮助user初始化要用到的外设，要实现其他功能，还要自己往里加。MX_USB_DEVICE_Init() 函数在前面说usb_device.c的时候讲过，不再重复。

这里实现一个简单的功能：把从虚拟串口接收到的数据，原样从虚拟串口输出。只需在usb接收中断回调函数中做简单的处理，修改代码如下：

static int8_t CDC_Receive_FS (uint8_t* Buf, uint32_t *Len)

{

  /* USER CODE BEGIN 6 */

  CDC_Transmit_FS(Buf,*Len);

  CDC_Transmit_FS((uint8_t *)"n",sizeof("n"));

  USBD_CDC_SetRxBuffer(&hUsbDeviceFS, &Buf[0]);

  USBD_CDC_ReceivePacket(&hUsbDeviceFS);

  return (USBD_OK);

  /* USER CODE END 6 */ 

}

然后编译。由于STM32Cube生成的代码默认调试工具为ST-LINK如果使用J-LINK，还需在Options中更改调试工具，并选成SW模式。下载完成后用一根micro-B接口的数据线连到电脑。补充一点，需要先装stm32的虚拟串口驱动，电脑才能识别（安装完后重新插拔USB上电）。 

这时电脑上就会识别到虚拟串口（我也不知道我电脑为什么不是显示stmicroxxx visual com port的标志，可能win10系统的原因吧）。打开任意串口调试助手（波特率什么的随意，因为实际情况是通过usb总线传输的数据，与波特率什么的无关） 

任意发送即可看到回复。 

[注]：在使用CDC_Transmit_FS函数发送数据时，若len为64的整数倍，则需要在发送完成后在发送一个空帧；否则电脑端会直接丢去此次发送的数据，这是由usb的协议所决定的，有兴趣的可以看看官方这里给出的解释在进行USB CDC类开发时，无法发送64整数倍的数据，或详细分析usb传输协议。