USB二：深入解析STM32_USB-FS-Device_Lib 库

USB事务处理：

在 USB 协议中，USB 的数据传输由信息包组成，这些信息包组合 

起来可以构成完整的事务处理。USB 事务处理是 USB 主机和 USB 功能 

设备之间数据传输的基本单位。USB 的信息包和事务处理具有特定的 

格式。 

Packet buff的使用

每个双向EP对应两个packet buffer，分别 

用于发送和接收软件通过packet buffer 

• 软件通过packet buffer interface来访问它们 

• 这些packet buffer的位置和大小都可配置，由buffer描述表指定 

• Buffer描述表本身也在这块memory里，它自己的地址是由USB_BTABLE寄存器指定的 

• USB外设硬件不会把本EP的数据溢出到与其相邻的其他packet 

usb_prop.c中:CustomHID_Reset(void)中

端点（EP）的初始化 

首次连接主机，主机会下发从机复位 

端点（EP）资源:

有8个双向端点 

• 双向EP0是必备的 

• 其他EPi，应用可同时使用收、发两个方向或只使用一个方向 

各device demo对EP的使用情况：

1. 应用中使用到的EP尽量内部编号考前（0~7），这样可以使得【硬件缓冲描述表】 尽可能小 

2. 库函数默认把EPx的地址设置成x

SetDeviceAddress(Val) @

uint32_t nEP = Device_Table.Total_Endpoint;

for (i = 0; i < nEP; i++)

{

_SetEPAddress((uint8_t)i, (uint8_t)i);

}

_SetDADDR(Val | DADDR_EF); 设置设备地址的同时使能USB模块

IN packet 的处理：

OUT/SETUP packet的处理：

Control transfer的处理 ：

双缓冲端点：

结构体初始化：

分配了一个结构体（Device_Info）来记录收到的主机命令，以及设备当前状态；并用一个指针（plnformation）来指向它

//USB驱动将主机发送过来的USB设备的设置包保存在设备信息结构表中

typedef struct _DEVICE_INFO

{

  u8 USBbmRequestType;       /* bmRequestType */

  u8 USBbRequest;            /* bRequest */

  u16_u8 USBwValues;         /* wValue */

  u16_u8 USBwIndexs;         /* wIndex */

  u16_u8 USBwLengths;        /* wLength */

  u8 ControlState;           /* of type CONTROL_STATE */

  u8 Current_Feature;

  u8 Current_Configuration;   /* Selected configuration */

  u8 Current_Interface;       /* Selected interface of current configuration */

  u8 Current_AlternateSetting;/* Selected Alternate Setting of current

                                     interface*/

  ENDPOINT_INFO Ctrl_Info;

}DEVICE_INFO;

typedef struct _ENDPOINT_INFO

{

/*当从设备发送数据时:copydata()可获取数据缓冲区的长度，如果长度为0，copydata()返回数据的总长度如果不支持请求，则返回0，如果返回-1，停止进行下一步，初始化，如果不是0，返回数据指针*/

  u16  Usb_wLength;//待发送数据

  u16  Usb_wOffset;//原始数据偏移量

  u16  PacketSize;

  u8   *(*CopyData)(u16 Length);

}ENDPOINT_INFO;

状态表示：

typedef enum _CONTROL_STATE

{

  WAIT_SETUP,       /* 0 */

  SETTING_UP,       /* 1 */

  IN_DATA,          /* 2 */

  OUT_DATA,         /* 3 */

  LAST_IN_DATA,     /* 4 */

  LAST_OUT_DATA,    /* 5 */

  WAIT_STATUS_IN,   /* 7 */

  WAIT_STATUS_OUT,  /* 8 */

  STALLED,          /* 9 */

  PAUSE             /* 10 */

} CONTROL_STATE;    /* The state machine states of a control pipe */

//USB驱动将主机发送过来的USB设备的设置包保存在设备信息结构表中

typedef struct _DEVICE_INFO

{

  u8 USBbmRequestType;       /* bmRequestType */

  u8 USBbRequest;            /* bRequest */

  u16_u8 USBwValues;         /* wValue */

  u16_u8 USBwIndexs;         /* wIndex */

  u16_u8 USBwLengths;        /* wLength */

  u8 ControlState;           /* of type CONTROL_STATE */

  u8 Current_Feature;

  u8 Current_Configuration;   /* Selected configuration */

  u8 Current_Interface;       /* Selected interface of current configuration */

  u8 Current_AlternateSetting;/* Selected Alternate Setting of current

                                     interface*/

  ENDPOINT_INFO Ctrl_Info;

}DEVICE_INFO;

处理主机的setup:

*处理主机的setup请求 80 06 00 01 00 00 40 00

*******************************************************************************/

u8 Setup0_Process(void)

{

  union

  {

    u8* b;

    u16* w;

  } pBuf;

//取的端点0的接收缓冲区地址

  pBuf.b = PMAAddr + (u8 *)(_GetEPRxAddr(ENDP0) * 2); /* *2 for 32 bits addr */

  if (pInformation->ControlState != PAUSE)

  {

    pInformation->USBbmRequestType = *pBuf.b++; /* 请求类型，标明方向和接收对象（设备、接口还是端点），80：设备到主机 */

    pInformation->USBbRequest = *pBuf.b++; /* 请求代码：首次为6：标明主机要获取设备描述符 */

    pBuf.w++;  /* word not accessed because of 32 bits addressing */

    pInformation->USBwValue = ByteSwap(*pBuf.w++); /* 标明是啥请求 */

    pBuf.w++;  /* word not accessed because of 32 bits addressing */

    pInformation->USBwIndex  = ByteSwap(*pBuf.w++); /* 用来说明端点号或 */

    pBuf.w++;  /* word not accessed because of 32 bits addressing */

    pInformation->USBwLength = *pBuf.w; /* 该请求应答的长度 */

  }

  pInformation->ControlState = SETTING_UP;

  if (pInformation->USBwLength == 0)

  {

    /* 第2阶段： */

    NoData_Setup0();

  }

  else

  {

    /*  第1阶段，交互设备描述符。交互完，主机复位USB，进入第2阶段*/

    Data_Setup0();

  }

  return Post0_Process();

}

//完成描述符的输出准备

void DataStageIn(void)

{

    ...

  DataBuffer = (*pEPinfo->CopyData)(Length);//用户描述符缓冲区地址，18字节

  UserToPMABufferCopy(DataBuffer, GetEPTxAddr(ENDP0), Length);//将描述符复制到发送缓冲区

  SetEPTxCount(ENDP0, Length);//设置发送长度

  pEPinfo->Usb_wLength -= Length;

  pEPinfo->Usb_wOffset += Length;

  vSetEPTxStatus(EP_TX_VALID);//使能端点发送，主要主机的令牌包一来，就启动发送

  USB_StatusOut();/* USB接收有效 */

Expect_Status_Out:

  pInformation->ControlState = ControlState;//进入第2阶段

}

DataStageOut

结构体初始化二 

分配了一个结构体(Device_Property)来定义该设备的各个回掉函数； 

并用一个指针(pProperty)来指向它

DEVICE_PROP Device_Property =

  {

    CustomHID_init,

    CustomHID_Reset,

    CustomHID_Status_In,

    CustomHID_Status_Out,

    CustomHID_Data_Setup,

    CustomHID_NoData_Setup,

    CustomHID_Get_Interface_Setting,

    CustomHID_GetDeviceDescriptor,

    CustomHID_GetConfigDescriptor,

    CustomHID_GetStringDescriptor,

    0,

    0x40 /*MAX PACKET SIZE*/

  };

结构体定义如下：

  void (*Init)(void);        /* Initialize the device */

  void (*Reset)(void);       /* Reset routine of this device */

  /* Device dependent process after the status stage */

  void (*Process_Status_IN)(void);

  void (*Process_Status_OUT)(void);

 RESULT (*Class_Data_Setup)(u8 RequestNo);

  RESULT (*Class_NoData_Setup)(u8 RequestNo);

  RESULT  (*Class_Get_Interface_Setting)(u8 Interface, u8 AlternateSetting);

  u8* (*GetDeviceDescriptor)(u16 Length);

  u8* (*GetConfigDescriptor)(u16 Length);

  u8* (*GetStringDescriptor)(u16 Length);

  u8* RxEP_buffer;

  u8 MaxPacketSize;

结构体初始化三、

User_Standard_Requests 

分配了一个结构体（User_Standard_Requests）来定义该设备用来响应主机标准命令时的各种回调函数； 并用一个指针（pUser_Standard_Requests） 来指向它 

初始化： 

void USB_Init(void)

看一下设备本身的属性和方法：

看一下初始化的过程： 

pProperty->Init(); 

• 获取序列号 

根据该芯片的Unique ID来更新“序号字符串”（MASS_StringSerial[26]）

• 连接设备： PowerOn() 

• 拉低PB14来使能USB_D+线上的上拉电阻 

• 置位并复位FRES@USB_CNTR来对USB外设进行复位 

• 复位ISTR所有位来清除可能pending的中断 

• 设置本应用关心的中断事件： RESET、 SUSP、 WKUP

整个USB通信是由中断驱动的

不同应用关心不同的中断事件：

首先分析下RESET中断： 

首次连接主机，主机会下发从机复位

1、 CustomHID_Reset

• 初始化EP

• EP0：控制类型；发送NAK、接收Valid；设置接收buffer地址和长度；设置发送buffer地址 

• EP1：批量类型；发送NAK、接收Disable；设置发送buffer地址 

• EP2：批量类型；发送Disable、接收VALID；设置接收buffer地址和长度

设置状态标志：

2、CTR中断

• 硬件置位表示一个transaction正确完成了 

• 软件需要根据EP_ID和DIR来得知这次transaction是发生在哪个EP上的何种 

transaction（SETUP/OUT/IN transaction?）

void CTR_LP(void)

1、extract highest priority endpoint number

(wIstr = _GetISTR());

EPindex = (u8)(wIstr & ISTR_EP_ID);

端口号为0时: 

/* save RX & TX status */ 

/* and set both to NAK */

参看传输方向

if((wIstr&ISTR_DIR)==0)//方向为IN，主机发送完成

{

    //首先清除CTR_TX

    _ClearEP_CTR_TX(ENDP0);      

    In0_Process();

     //恢复EP0的RX和TX的状态

     _SetEPRxStatus(ENDP0, SaveRState);

     _SetEPTxStatus(ENDP0, SaveTState);

}

else//接收，分为setup接收和数据接收

{

。。。

}

Setup0_Process()

第一步：从EP0的接收Packet buf中读取主机命令 

pInformation->ControlState = SETTING_UP;

第二步： 

交互设备描述符：

//函数指针参数为16位参数，返回值是指向8位变量的指针

u8 *(*CopyRoutine)(u16);

【作用和意义】 通过这个函数获得用户的数据缓冲区地址，从而可以在OUT过程中把收到的数据拷贝到用户缓冲区，或在IN过程中把用户缓冲区的数据拷贝到USB发送缓冲区 

OUT过程，多个DATA_OUT传输，库需要多次调用回调函数CopyRoutine，返回将要容纳已经收在硬件buf中数据的缓 冲区指针 

IN过程，多个DATA_IN传输， 每次需要向主机传输数据时， USB库都会调用一次回调函数CopyRoutine，它返回一 个包含要发送的数据的缓冲区指针，库再把这个缓冲区的内容拷贝的硬件buf以择机发送出去

In0_Process(void)

完成描述符的输出准备：

DataStageln(void)

 ENDPOINT_INFO *pEPinfo = &pInformation->Ctrl_Info; 

ENDPOINT_INFO

pInformation

Out0_Process()

UserToMABufferCopy