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编程问答

STM32CubeMX | 基于STM32使用HAL库实现USB组合设备之多路CDC

發布時間：2023/12/20 编程问答 44 豆豆
生活随笔 收集整理的這篇文章主要介紹了 STM32CubeMX | 基于STM32使用HAL库实现USB组合设备之多路CDC 小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

STM32CubeMX | 基于STM32使用HAL庫實現USB組合設備之多路CDC

本博客完整代碼下載地址：https://download.csdn.net/download/qq153471503/18169362

或關注以下公眾號，回復關鍵字MultiCDC獲取下載鏈接！

目錄

  • STM32CubeMX | 基于STM32使用HAL庫實現USB組合設備之多路CDC
      • 第一步：基礎工程生成
      • 第二步：USB設備描述符的修改
      • 第三步：修改PMA端點分布
      • 第四步：修改配置描述符
      • 第五步：修改函數接口
      • 注意事項及問題
      • 補充：3路CDC實現

1、本篇文章已經默認您已經會使用STM32CUBEMX生成CDC工程并測試通過了，如果你還不會可參考我的另一篇博客：STM32快速實現USB虛擬串口+回環測試+USB轉TTL的功能

2、USB組合設備的編寫需要具備一定的USB相關知識，如果你不了解，那么請先看一下我的這篇博客：STM32 USB相關知識掃盲

工程環境：

  • STM32F103RC
  • STM32CubeIDE 1.5.1

第一步：基礎工程生成

~~~~~~~~????????首先先用STM32CUBEMX生成CDC工程，并測試通過沒有問題后，就可以著手開始下一步的修改，如果你還不了解CDC虛擬串口，那么可以參考文章開頭鏈接第一條說明里的博客內容。

第二步：USB設備描述符的修改

~~~~~~~~????????這一步很簡單的，就是修改usbd_desc.c中的設備描述符數組USBD_FS_DeviceDesc，將設備類型改為組合設備類型：

第三步：修改PMA端點分布

然后進入usbd_conf.c文件中，找到USBD_LL_Init函數，修改PMA端點初始化：

說一下PMA為什么這么改，目前我們用到的端點有：

  • 0X80、0X00為USB所必須的端點
  • 0X81、0X01為CDC1的輸入輸出端點
  • 0X82、0X02為CDC2的輸入輸出端點
  • 0X83為CDC1的命令控制端點（0X03端點未使用，但是占用空間）
  • 0X84為CDC2的命令控制端點（0X04端點未使用，但是占用空間）

所以一共10個端點，10x8=80字節，十六進制為0X50，所以端點的緩存地址就是從PMA偏移0X50地址處開始。

輸入輸出端點最大可配置為64字節的緩存，所以是自增0X40。

命令端點的緩存數據大小是8字節緩存，自增16字節是因為光用到了輸入端點，輸出端點沒用但是占用PMA空間，所以是自增0X10。

如下圖指示是8字節：

接下修改端點初始化，找到USBD_CDC_Init函數，添加CDC2的端點初始化操作：

static uint8_t USBD_CDC_Init(USBD_HandleTypeDef *pdev, uint8_t cfgidx) {uint8_t ret = 0U;USBD_CDC_HandleTypeDef *hcdc;if (pdev->dev_speed == USBD_SPEED_HIGH){/* Open EP IN */USBD_LL_OpenEP(pdev, CDC_IN_EP, USBD_EP_TYPE_BULK,CDC_DATA_HS_IN_PACKET_SIZE);pdev->ep_in[CDC_IN_EP & 0xFU].is_used = 1U;/* Open EP OUT */USBD_LL_OpenEP(pdev, CDC_OUT_EP, USBD_EP_TYPE_BULK,CDC_DATA_HS_OUT_PACKET_SIZE);pdev->ep_out[CDC_OUT_EP & 0xFU].is_used = 1U;}else{/* Open EP IN */USBD_LL_OpenEP(pdev, CDC_IN_EP, USBD_EP_TYPE_BULK,CDC_DATA_FS_IN_PACKET_SIZE);pdev->ep_in[CDC_IN_EP & 0xFU].is_used = 1U;/* Open EP OUT */USBD_LL_OpenEP(pdev, CDC_OUT_EP, USBD_EP_TYPE_BULK,CDC_DATA_FS_OUT_PACKET_SIZE);pdev->ep_out[CDC_OUT_EP & 0xFU].is_used = 1U;/ +++lakun /* Open EP IN */USBD_LL_OpenEP(pdev, CDC2_IN_EP, USBD_EP_TYPE_BULK,CDC_DATA_FS_IN_PACKET_SIZE);pdev->ep_in[CDC2_IN_EP & 0xFU].is_used = 1U;/* Open EP OUT */USBD_LL_OpenEP(pdev, CDC2_OUT_EP, USBD_EP_TYPE_BULK,CDC_DATA_FS_OUT_PACKET_SIZE);pdev->ep_out[CDC2_OUT_EP & 0xFU].is_used = 1U;}/* Open Command IN EP */USBD_LL_OpenEP(pdev, CDC_CMD_EP, USBD_EP_TYPE_INTR, CDC_CMD_PACKET_SIZE);pdev->ep_in[CDC_CMD_EP & 0xFU].is_used = 1U;/ +++lakun /* Open Command IN EP */USBD_LL_OpenEP(pdev, CDC2_CMD_EP, USBD_EP_TYPE_INTR, CDC_CMD_PACKET_SIZE);pdev->ep_in[CDC2_CMD_EP & 0xFU].is_used = 1U;pdev->pClassData = USBD_malloc(sizeof(USBD_CDC_HandleTypeDef));if (pdev->pClassData == NULL){ret = 1U;}else{hcdc = (USBD_CDC_HandleTypeDef *) pdev->pClassData;/* Init physical Interface components */((USBD_CDC_ItfTypeDef *)pdev->pUserData)->Init();/* Init Xfer states */hcdc->TxState = 0U;hcdc->RxState = 0U;if (pdev->dev_speed == USBD_SPEED_HIGH){/* Prepare Out endpoint to receive next packet */USBD_LL_PrepareReceive(pdev, CDC_OUT_EP, hcdc->RxBuffer,CDC_DATA_HS_OUT_PACKET_SIZE);}else{/* Prepare Out endpoint to receive next packet */USBD_LL_PrepareReceive(pdev, CDC_OUT_EP, hcdc->RxBuffer,CDC_DATA_FS_OUT_PACKET_SIZE);/ +++lakun /* Prepare Out endpoint to receive next packet */USBD_LL_PrepareReceive(pdev, CDC2_OUT_EP, hcdc->RxBuffer,CDC_DATA_FS_OUT_PACKET_SIZE);}}return ret; }

注：這一步驟的修改都非常掛關鍵，好多人組合設備修改出錯的原因就是在修改PMA這里出的問題！在本文章起始處的藍色鏈接《STM32 USB知識掃盲》文中有對PAM的詳細講解，一定要仔細看一下并理解！

第四步：修改配置描述符

貼一下我修改好的兩路CDC配置，修改過的地方都有+++lakun樣的標記：

/* USB CDC device Configuration Descriptor */ __ALIGN_BEGIN uint8_t USBD_CDC_CfgFSDesc[USB_CDC_CONFIG_DESC_SIZ] __ALIGN_END = {/*Configuration Descriptor*/0x09, /* bLength: Configuration Descriptor size */USB_DESC_TYPE_CONFIGURATION, /* bDescriptorType: Configuration */USB_CDC_CONFIG_DESC_SIZ, /* wTotalLength:no of returned bytes */0x00,0x04, /* bNumInterfaces: 4 interface */ /* +++lakun：一個CDC用到了連個接口，兩個CDC就是4個接口 */0x01, /* bConfigurationValue: Configuration value */0x00, /* iConfiguration: Index of string descriptor describing the configuration */0xC0, /* bmAttributes: self powered */0x32, /* MaxPower 0 mA *//*---------------------------------------------------------------------------*///// +++lakun: IAD(Interface Association Descriptor)//0X08, // bLength: Interface Descriptor size，固定值0X0B, // bDescriptorType: IAD，固定值0X00, // bFirstInterface，第一個接口的起始序號0X02, // bInterfaceCount，本IAD下的接口數量0X02, // bFunctionClass: CDC，表明該IAD是一個CDC類型的設備0X02, // bFunctionSubClass：子類型，默認即可0X01, // bFunctionProtocol：控制協議，默認即可0X02, // iFunction/*Interface Descriptor */0x09, /* bLength: Interface Descriptor size */USB_DESC_TYPE_INTERFACE, /* bDescriptorType: Interface *//* Interface descriptor type */0x00, /* bInterfaceNumber: Number of Interface */ /* +++lakun:接口編號，從0開始 */0x00, /* bAlternateSetting: Alternate setting */0x01, /* bNumEndpoints: One endpoints used */0x02, /* bInterfaceClass: Communication Interface Class */0x02, /* bInterfaceSubClass: Abstract Control Model */0x01, /* bInterfaceProtocol: Common AT commands */0x00, /* iInterface: *//*Header Functional Descriptor*/0x05, /* bLength: Endpoint Descriptor size */0x24, /* bDescriptorType: CS_INTERFACE */0x00, /* bDescriptorSubtype: Header Func Desc */0x10, /* bcdCDC: spec release number */0x01,/*Call Management Functional Descriptor*/0x05, /* bFunctionLength */0x24, /* bDescriptorType: CS_INTERFACE */0x01, /* bDescriptorSubtype: Call Management Func Desc */0x00, /* bmCapabilities: D0+D1 */0x01, /* bDataInterface: 1 *//*ACM Functional Descriptor*/0x04, /* bFunctionLength */0x24, /* bDescriptorType: CS_INTERFACE */0x02, /* bDescriptorSubtype: Abstract Control Management desc */0x02, /* bmCapabilities *//*Union Functional Descriptor*/0x05, /* bFunctionLength */0x24, /* bDescriptorType: CS_INTERFACE */0x06, /* bDescriptorSubtype: Union func desc */0x00, /* bMasterInterface: Communication class interface */ /* +++lakun:這里指示的是本CDC的通信接口編號 */0x01, /* bSlaveInterface0: Data Class Interface */ /* +++lakun:這里指示的是本CDC的數據接口編號 *//*Endpoint 2 Descriptor*/0x07, /* bLength: Endpoint Descriptor size */USB_DESC_TYPE_ENDPOINT, /* bDescriptorType: Endpoint */CDC_CMD_EP, /* bEndpointAddress */0x03, /* bmAttributes: Interrupt */LOBYTE(CDC_CMD_PACKET_SIZE), /* wMaxPacketSize: */HIBYTE(CDC_CMD_PACKET_SIZE),CDC_FS_BINTERVAL, /* bInterval: *//*---------------------------------------------------------------------------*//*Data class interface descriptor*/0x09, /* bLength: Endpoint Descriptor size */USB_DESC_TYPE_INTERFACE, /* bDescriptorType: */0x01, /* bInterfaceNumber: Number of Interface */ /* +++lakun:CDC1的數據接口編號 */0x00, /* bAlternateSetting: Alternate setting */0x02, /* bNumEndpoints: Two endpoints used */0x0A, /* bInterfaceClass: CDC */0x00, /* bInterfaceSubClass: */0x00, /* bInterfaceProtocol: */0x00, /* iInterface: *//*Endpoint OUT Descriptor*/0x07, /* bLength: Endpoint Descriptor size */USB_DESC_TYPE_ENDPOINT, /* bDescriptorType: Endpoint */CDC_OUT_EP, /* bEndpointAddress */0x02, /* bmAttributes: Bulk */LOBYTE(CDC_DATA_FS_MAX_PACKET_SIZE), /* wMaxPacketSize: */HIBYTE(CDC_DATA_FS_MAX_PACKET_SIZE),0x00, /* bInterval: ignore for Bulk transfer *//*Endpoint IN Descriptor*/0x07, /* bLength: Endpoint Descriptor size */USB_DESC_TYPE_ENDPOINT, /* bDescriptorType: Endpoint */CDC_IN_EP, /* bEndpointAddress */0x02, /* bmAttributes: Bulk */LOBYTE(CDC_DATA_FS_MAX_PACKET_SIZE), /* wMaxPacketSize: */HIBYTE(CDC_DATA_FS_MAX_PACKET_SIZE),0x00, /* bInterval: ignore for Bulk transfer *///// +++lakun: IAD(Interface Association Descriptor)//0X08, // bLength: Interface Descriptor size，固定值0X0B, // bDescriptorType: IAD，固定值0X02, // bFirstInterface，第一個接口的起始序號（第0、1編號的接口用于CDC1，現在是第二個CDC了，所以從2開始）0X02, // bInterfaceCount，本IAD下的接口數量0X02, // bFunctionClass: CDC，表明該IAD是一個CDC類型的設備0X02, // bFunctionSubClass：子類型，默認即可0X01, // bFunctionProtocol：控制協議，默認即可0X02, // iFunction/*Interface Descriptor */0x09, /* bLength: Interface Descriptor size */USB_DESC_TYPE_INTERFACE, /* bDescriptorType: Interface *//* Interface descriptor type */0x02, /* bInterfaceNumber: Number of Interface */ /* +++lakun：這里就是第二個CDC了，第0、1編號的接口給CDC1使用了，所以是2開始的 */0x00, /* bAlternateSetting: Alternate setting */0x01, /* bNumEndpoints: One endpoints used */0x02, /* bInterfaceClass: Communication Interface Class */0x02, /* bInterfaceSubClass: Abstract Control Model */0x01, /* bInterfaceProtocol: Common AT commands */0x00, /* iInterface: *//*Header Functional Descriptor*/0x05, /* bLength: Endpoint Descriptor size */0x24, /* bDescriptorType: CS_INTERFACE */0x00, /* bDescriptorSubtype: Header Func Desc */0x10, /* bcdCDC: spec release number */0x01,/*Call Management Functional Descriptor*/0x05, /* bFunctionLength */0x24, /* bDescriptorType: CS_INTERFACE */0x01, /* bDescriptorSubtype: Call Management Func Desc */0x00, /* bmCapabilities: D0+D1 */0x01, /* bDataInterface: 1 *//*ACM Functional Descriptor*/0x04, /* bFunctionLength */0x24, /* bDescriptorType: CS_INTERFACE */0x02, /* bDescriptorSubtype: Abstract Control Management desc */0x02, /* bmCapabilities *//*Union Functional Descriptor*/0x05, /* bFunctionLength */0x24, /* bDescriptorType: CS_INTERFACE */0x06, /* bDescriptorSubtype: Union func desc */0x02, /* bMasterInterface: Communication class interface */ /* +++lakun：這里指示的是本CDC的通信接口編號 */0x03, /* bSlaveInterface0: Data Class Interface */ /* +++lakun：這里指示的是本CDC的數據接口編號 *//*Endpoint 2 Descriptor*/0x07, /* bLength: Endpoint Descriptor size */USB_DESC_TYPE_ENDPOINT, /* bDescriptorType: Endpoint */CDC2_CMD_EP, /* bEndpointAddress */0x03, /* bmAttributes: Interrupt */LOBYTE(CDC_CMD_PACKET_SIZE), /* wMaxPacketSize: */HIBYTE(CDC_CMD_PACKET_SIZE),CDC_FS_BINTERVAL, /* bInterval: *//*---------------------------------------------------------------------------*//*Data class interface descriptor*/0x09, /* bLength: Endpoint Descriptor size */USB_DESC_TYPE_INTERFACE, /* bDescriptorType: */0x03, /* bInterfaceNumber: Number of Interface */ /* +++lakun：CDC2的數據接口編號 */0x00, /* bAlternateSetting: Alternate setting */0x02, /* bNumEndpoints: Two endpoints used */0x0A, /* bInterfaceClass: CDC */0x00, /* bInterfaceSubClass: */0x00, /* bInterfaceProtocol: */0x00, /* iInterface: *//*Endpoint OUT Descriptor*/0x07, /* bLength: Endpoint Descriptor size */USB_DESC_TYPE_ENDPOINT, /* bDescriptorType: Endpoint */CDC2_OUT_EP, /* bEndpointAddress */0x02, /* bmAttributes: Bulk */LOBYTE(CDC_DATA_FS_MAX_PACKET_SIZE), /* wMaxPacketSize: */HIBYTE(CDC_DATA_FS_MAX_PACKET_SIZE),0x00, /* bInterval: ignore for Bulk transfer *//*Endpoint IN Descriptor*/0x07, /* bLength: Endpoint Descriptor size */USB_DESC_TYPE_ENDPOINT, /* bDescriptorType: Endpoint */CDC2_IN_EP, /* bEndpointAddress */0x02, /* bmAttributes: Bulk */LOBYTE(CDC_DATA_FS_MAX_PACKET_SIZE), /* wMaxPacketSize: */HIBYTE(CDC_DATA_FS_MAX_PACKET_SIZE),0x00, /* bInterval: ignore for Bulk transfer */} ;

第五步：修改函數接口

默認的HAL庫函數是只針對一路CDC的情況，所以我們需要修改成多路CDC操作函數，將端口參數傳遞出來，一共有下面幾個函數：

  • USBD_CDC_DataOut:USB接收函數回調，修改提供端口參數
  • CDC_Receive_FS(uint8_t *Buf, uint32_t *Len):USB CDC接收函數
  • CDC_Transmit_FS(uint8_t* Buf, uint16_t Len):USB CDC發送函數
  • USBD_CDC_TransmitPacket(USBD_HandleTypeDef *pdev)
  • USBD_CDC_ReceivePacket(USBD_HandleTypeDef *pdev)

這幾個函數的調用關系為：

CDC_Transmit_FS->
~~~~????USBD_CDC_TransmitPacket->
~~~~~~~~????????USBD_CDC_DataOut->
~~~~~~~~~~~~????????????CDC_Receive_FS

USBD_CDC_DataOut函數有一個參數是epnum，這個是端點號，我們就可以使用該參數來區分是哪一路CDC！

所以USBD_CDC_DataOut函數添加上epnum參數，改為：

USBD_CDC_TransmitPacket函數改為：

USBD_CDC_ReceivePacket函數改為：

CDC_Transmit_FS函數改為：

CDC_Receive_FS函數改為：

到此就已經修改完畢了，將USB接入電腦后，設備管理區會多出現一個USB復合設備和兩個端口，這樣就是成功了：

下面進行測試，使用串口助手同時對兩路CDC進行收發測試效果如下：

互不影響，USB兩路CDC成功！

注意事項及問題

如果你移植的時候將USB接入電腦后，設備管理器里面只會出現1路串口，那么可能是因為你先用的CDC單獨的工程測試的，電腦已經默認枚舉為了VCP，那么此時有兩種辦法解決：

  • 設備管理器卸載掉出現的虛擬串口，重新拔插USB
  • 修改程序里的USBD_VID，換個其他編號

    • 我是用第二個辦法解決的！

    補充：3路CDC實現

    實現3路CDC修改步驟跟實現2路一樣，首先是PMA端點的配置：

    為什么要把CDC_DATA_FS_MAX_PACKET_SIZE改成32呢？

    現在我們算一下使用到的端點：

    • 0X80、0X00用于USB必須的
    • 0X81、0X01用于CDC1輸入輸出端點
    • 0X82、0X02用于CDC2輸入輸出端點
    • 0X83、0X03用于CDC3輸入輸出端點
    • 0X84用于CDC1命令控制端點、0X04未用但占用空間
    • 0X85用于CDC2命令控制端點、0X05未用但占用空間
    • 0X86用于CDC3命令控制端點、0X06未用但占用空間

    可以看到我們用到的端點很多，光算輸入輸出端點一共8個，每個端點最大占用64，那么就是512字節，而PMA一共才512字節，所以如果將端點緩沖設置為最大64字節的話，3路CDC串口緩存空間不夠用！不改成32的話你會發現第1和2路串口收發沒問題，而第三路串口返回的都是0！

    如下圖：

    改成32后，效果如下：

    三路虛擬串口收發數據互不影響，到這里就成功了！

    ends…

    總結

    以上是生活随笔為你收集整理的STM32CubeMX | 基于STM32使用HAL库实现USB组合设备之多路CDC的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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