STM32CubeMX系列教程25:USB Device

本章不打算详细讲解USB的协议，本章只是介绍如何通过STM32CubeMX软件生成应用程序。

在看本教程之前建议先看ST官方关于USB的培训视频，示例

http://www.stmcu.com.cn/videos.html

一、USB简介

      stm32F746系列芯片有USB_OTG_FS和USB_OTG_HS两种接口，FS为全速，速度12M Bit/s，HS为高速，最高速度为480M Bit/s，此时需要外接USB HS PHY，例如USB3300。HS接口也可以作为FS接口使用。由于FS和HS接口使用是相同的USB设备库，只是初始化时配置的引脚不一样，本章以FS接口为例讲解USB设备库的使用。以下为USB OTG FS的电路图：

USB只要由USB_DM和USB_DP两根线差分传输。OTG_ID线用来判断为主设备或时从设备的，作为OTG设备的时候使用。MIC2025/75为USB电源管理芯片，当作为设备是，从外部取电源，VBUSEN（PE2）要设置为高。当作为主机时，要拉低，USB口输出电压给从设备。

二、USB CDC

这一节介绍usb作为通讯设备类（Communication Device Class）,通过USB虚拟串口通信。程序在LCD滚动显示字符工程的基础上修改，复制工程修改文件夹名。打开STM32cubeMX的工程文件重新配置，USB_OTG_FS选择设备。

配置系统时钟为216MHz，USB的时钟频率为48MHz.

开启USB中间件，选择虚拟串口。

USB参数配置中 VBUS  sensing 选择失能，其他为默认设置。

中间件USB设备配置也不用修改，默认的配置。

设备描述符设置也不需修改，为默认设置。

软件会默认开启USB中断，此处也为默认优先级，不作修改。

生成报告以及初始化代码，编译程序。工程中多出如下文件，其中最后四个为USB设备的库文件。

usb_device.c里面仅包含一个USB设备函数初始化函数 MX_USB_DEVICE_Init(),在程序开始时调用。

usbd_cdc_if.c为USB的CDC类应用层文件，里面包含虚拟串口的接收，发送和控制等函数。

usb_desc.c包含USB的描述符，以及USB枚举处理等函数。

usb_conf.com为USB管脚配置文件，包含引USB引脚初始化以及参数设置，中断回调函数等。

打开usbd_cdc_if.c文件，找到虚拟串口接收函数。

修改接收处理函数，接收到的字符打印输出在LCD屏幕上。

如下为发送函数，程序中先设置发送字符，然后发送包。这里注意一点，Cube软件初始化的USB结构体是hUsbDeviceFS，这里操作的结构体是hUsbDevice_0。故这个函数不能直接调用，必须先CDC_Init_FS()函数初始化才能用这个函数，初始化中包含有这个语句hUsbDevice_0 = &hUsbDeviceFS。

本教程不调用这个发送函数。在main函数中while循环中添加语法每秒发送一次字符串。

在前面声明发送字符串。

在main函数中，while循环前面添加程式初始化LCD。

最后添加usbd_cdc.h头文件。

最后编译程序，并下载到开发板，电脑usb线接到Open746I-C的核心板的USB接口中。打开串口助手会接到开发板发送的字符串，串口助手发送的字符会在LCD上显示。设置的串口传输格式是无效的，程序中没有设置串口传输格式，可以修改usbd_cdc_if.c文件的CDC_Control_FS()函数设置。

注：电脑要安装ST虚拟串口驱动才能设别虚拟串口。

三、USB HID

本节介绍USB作为人机接口设备（Human Interface Device），开发板模拟鼠标设备。

复制上一节的工程文件，修改文件夹名。打开STM32cubeMX的工程文件重新配置，USB_OTG_FS选择设备，USB设备选择Human Interface Device。

USB参数配置中 VBUS  sensing 选择失能，其他为默认设置。

USB设备中间层不需要修改，为默认设置。

生成报告以及初始化代码，编译程序。工程中多出如下文件，其中最后四个为USB设备的库文件。

和前面的CDC对比一下，发现USB设备库文件中，usbd_cdc.c替换为usbd_hid.c文件。usbd_cdc_if.c为CDC应用层文件也去掉了。

删掉原来的应用程序，重新编写应用程序。在main.c文件最后面添加应用程序。程序GetPointerData()为读取五向摇杆按键状态更新坐标，CURSOR_STEP为每次移动的步长，输入参数为当前的坐标位置。

HAL_SYSTICK_Callback()为SysTick定时器中断回调函数，时间为1ms。程序中先调用USBD_HID_GetPollingInterval函数读取HID轮询间隔。每隔10MS根据五向摇杆按键更新坐标，并通过USB发到电脑。

添加变量声明

添加usbd_hid.h头文件

编译程序，并下载到开发板，电脑usb线接到Open746I-C的核心板的USB接口中。按五向遥控按键电脑上的鼠标会移动。

三、USB MSC    

本节介绍USB大容量存储设备类（Mass Storage Class），开

发板作为U盘，用SDMMC接SD卡存储数据。

复制上一节CDC的工程文件，修改文件夹名。打开STM32cubeMX的工程文件重新配置，USB_OTG_FS选择设备，USB设备选择Mass Storage Class。

选择SDMMC接口为4线。

配置系统时钟频率为216MHZ，USB,SDMMC频率均为48MHz。

SDMMC添加收发DMA,其他为默认不作修改。

开启SDMMC中断，注意必须开启SDMMC中断，SDMMC的DMA才能正常工作，而且SDMMC中断优先级要比DMA中断要高，且比USB中断高。

增大堆栈空间的大小，否则会程序会触发硬件错误中断(HardFault)。

生成报告以及初始化代码，编译程序。工程中多出如下文件，其中最后七个为USB设备的库文件。

其中usbd_storage_if为应用层文件，里面为USB大容量存储设备类底层操作，包括获取存储器容量，块读写等操作。实际上usbd_storage_if里面这些操作都是空的，需要我们移植底层。由于SD的操作是由电脑同过USB镜像操作的，故开发板程序是不需要移植文件系统的，我们只需在usbd_storage_if文件中添加SD卡的底层操作既可。

打开usbd_storage_if文件，我们只需修改三个函数既可，第一个是获取存储器容量大小函数，返回块大小，已经块数目。

第二个是块读取函数，SD卡是通过DMA传输数据。