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[AT32F405] 【AT-START-F405测评】第二篇 使用USB-HS实现虚拟串口(CDC)

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 楼主| duanks 发表于 2024-5-24 20:30 | 显示全部楼层 |阅读模式
USB, 使用, 虚拟串口, HS, AT-START-F405, CDC
USB简介
雅特力已写好了非常好用的USB库，使我们无需考虑实现细节，但一些基础的内容任然需要了解
详细可以参考附件中的
AN57294 USB 101 An Introduction to Universal Serial Bus 2.0 (Chinese).pdf
usb_20.pdf
另外，在调试USB应用时，有两个很重要的软件可以帮助调试
Bus Hound监控电脑与设备的数据传输,直接对端口进行操作
USBlyzer查看设备描述符

在USB传输中，包含IN和OUT两个方向，从Host(电脑)到Device(开发板)为OUT，反之为IN，所有数据传输均只可由主机发起
所有的传输都通过端点进行，端点有一个一字节的标号，低4位标识序号，最高位表示方向(1=IN,0=OUT),例如0x81表示端点1为IN端点
端点有4种类型，control(控制),iso(同步),bulk(批量),interrupt(中断)，具体描述可以看AN57294
CDC中使用了control端点(好像不用也行)和bulk端点

要知道USB设备具体是做什么的，我们需要使用描述符(Descriptor)来描述设备，其结构为一个长度+类型+内容的字符串
* Device Descriptor
  * USB版本号
  * 设备类
  * PID，VID等
* Configuration Descriptor
  * 该配置的接口数量
  * 配置编号
  * 供电等
* Interface Association Descriptor
  * 将同一功能的接口组合在一起，比如一个IAD将CDC类接口组合在一起，一个IAD将WINUSB接口组合在一起
* Interface Descriptor
  * 接口编号
  * 接口的具体类别(作用)
* Endpoint Descriptor
  * 端点类型
  * 端点大小等
* 字符串描述符
  * 在standard request->GET_DESCRIPTOR根据编号返回即可
* 类相关描述符
  * 比如CDC interface descriptor，具体看类相关的手册，如
    * CDC120-20101103-track.pdf
    * PSTN120.pdf

设置描述符
在写好描述符后，将其填入**usbd_desc_handler**结构体中，在连接电脑后，电脑首先会通过端点0发送setup包来请求描述符，这时USB库会自动返回对应的描述符

设置类的具体处理
首先是init_handler，在这里需要打开处端点0外的所有端点，做好OUT端点的接收，并初始化一些在连接时需要初始化的变量
在clear_handler中处理断开连接的的操作，比如关闭端点
在setup_handler中处理setup包，比如设置波特率，返回字符串等
在ept0_rx_handler中接收line coding数据
在in_handler和out_handler处理除端点0外其它端点数据
所有的类处理函数都放在usbd_class_handler结构体中

主要函数
在设置好描述符和处理函数后，调用usbd_init即可，所有数据处理均在回调函数中进行
* usbd_ept_recv接收OUT端点发来的数据，接收完成后由中断进入out_handler
* usbd_ept_send发送至IN端点，发送完成后进入in_handler，由于接收只能由主机发起，要处理好由于长期处于发送状态的超时问题

CDC类简介
CDC类使用一个中断IN端点处理串口命令(好像没有)，一个BULK IN端点将串口接收的数据发送到电脑，一个BULK OUT端点将电脑发送的数据发输出串口
具体的CDC描述符如下
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  1. USB_DEVICE_IF_DESC_LEN,       /* bLength: interface descriptor size */
    

  2. USB_DESCIPTOR_TYPE_INTERFACE, /* bDescriptorType: interface descriptor
    

  3.                                     type */
    

  4. 0x00,               /* bInterfaceNumber: number of interface */
    

  5. 0x00,               /* bAlternateSetting: alternate set */
    

  6. 0x01,               /* bNumEndpoints: number of endpoints */
    

  7. USB_CLASS_CODE_CDC, /* bInterfaceClass: CDC class code */
    

  8. 0x02, /* bInterfaceSubClass: subclass code, Abstract Control Model*/
    

  9. 0x01, /* bInterfaceProtocol: protocol code, AT Command */
    

  10. CDC_INT_INTERFACE_STR_IDX, /* iInterface: index of string descriptor */
    


  11. 

  12. 0x05, /* bFunctionLength: size of this descriptor in bytes */
    

  13. USBD_CDC_CS_INTERFACE, /* bDescriptorType: CDC interface descriptor type
    

  14.                         */
    

  15. USBD_CDC_SUBTYPE_HEADER, /* bDescriptorSubtype: Header function
    

  16.                             Descriptor 0x00*/
    

  17. LBYTE(CDC_BCD_NUM),
    

  18. HBYTE(CDC_BCD_NUM), /* bcdCDC: USB class definitions for communications */
    


  19. 

  20. 0x05, /* bFunctionLength: size of this descriptor in bytes */
    

  21. USBD_CDC_CS_INTERFACE, /* bDescriptorType: CDC interface descriptor type
    

  22.                         */
    

  23. USBD_CDC_SUBTYPE_CMF,  /* bDescriptorSubtype: Call Management function
    

  24.                             descriptor subtype 0x01 */
    

  25. 0x00,                  /* bmCapabilities: 0x00*/
    

  26. 0x01, /* bDataInterface: interface number of data class interface
    

  27.             optionally used for call management */
    


  28. 

  29. 0x04, /* bFunctionLength: size of this descriptor in bytes */
    

  30. USBD_CDC_CS_INTERFACE, /* bDescriptorType: CDC interface descriptor type
    

  31.                         */
    

  32. USBD_CDC_SUBTYPE_ACM, /* bDescriptorSubtype: Abstract Control Management
    

  33.                             functional descriptor subtype 0x02 */
    

  34. 0x02, /* bmCapabilities: Support Set_Line_Coding and Get_Line_Coding
    

  35.             0x02 */
    


  36. 

  37. 0x05, /* bFunctionLength: size of this descriptor in bytes */
    

  38. USBD_CDC_CS_INTERFACE, /* bDescriptorType: CDC interface descriptor type
    

  39.                         */
    

  40. USBD_CDC_SUBTYPE_UFD,  /* bDescriptorSubtype: Union Function Descriptor
    

  41.                             subtype 0x06 */
    

  42. 0x00, /* bControlInterface: The interface number of the communications
    

  43.             or data class interface 0x00 */
    

  44. 0x01, /* bSubordinateInterface0: interface number of first subordinate
    

  45.             interface in the union */
    


  46. 

  47. USB_DEVICE_EPT_LEN, /* bLength: size of endpoint descriptor in bytes */
    

  48. USB_DESCIPTOR_TYPE_ENDPOINT, /* bDescriptorType: endpoint descriptor
    

  49.                                 type */
    

  50. CDC_INT_EPT, /* bEndpointAddress: the address of endpoint on usb
    

  51.                         device described by this descriptor */
    

  52. USB_EPT_DESC_INTERRUPT, /* bmAttributes: endpoint attributes */
    

  53. LBYTE(CDC_CMD_MAX),
    

  54. HBYTE(CDC_CMD_MAX), /* wMaxPacketSize: maximum packe
    

  55.                                         size this endpoint */
    

  56. CDC_HID_BINTERVAL_TIME, /* bInterval: interval for polling endpoint for
    

  57.                             data transfers */
    


  58. 

  59. USB_DEVICE_IF_DESC_LEN,       /* bLength: interface descriptor size */
    

  60. USB_DESCIPTOR_TYPE_INTERFACE, /* bDescriptorType: interface descriptor
    

  61.                                     type */
    

  62. 0x01,                   /* bInterfaceNumber: number of interface */
    

  63. 0x00,                   /* bAlternateSetting: alternate set */
    

  64. 0x02,                   /* bNumEndpoints: number of endpoints */
    

  65. USB_CLASS_CODE_CDCDATA, /* bInterfaceClass: CDC-data class code */
    

  66. 0x00, /* bInterfaceSubClass: Data interface subclass code 0x00*/
    

  67. 0x00, /* bInterfaceProtocol: data class protocol code 0x00 */
    

  68. CDC_DATA_INTERFACE_STR_IDX, /* iInterface: index of string descriptor */
    


  69. 

  70. USB_DEVICE_EPT_LEN, /* bLength: size of endpoint descriptor in bytes */
    

  71. USB_DESCIPTOR_TYPE_ENDPOINT, /* bDescriptorType: endpoint descriptor
    

  72.                                 type */
    

  73. CDC_BULK_IN_EPT, /* bEndpointAddress: the address of endpoint on
    

  74.                             usb device described by this descriptor */
    

  75. USB_EPT_DESC_BULK,    /* bmAttributes: endpoint attributes */
    

  76. LBYTE(CDC_IN_MAX),
    

  77. HBYTE(CDC_IN_MAX), /* wMaxPacketSize: maximum packe size
    

  78.                                         this endpoint */
    

  79. 0x00, /* bInterval: interval for polling endpoint for data transfers */
    


  80. 

  81. USB_DEVICE_EPT_LEN, /* bLength: size of endpoint descriptor in bytes */
    

  82. USB_DESCIPTOR_TYPE_ENDPOINT, /* bDescriptorType: endpoint descriptor
    

  83.                                 type */
    

  84. CDC_BULK_OUT_EPT, /* bEndpointAddress: the address of endpoint on
    

  85.                             usb device described by this descriptor */
    

  86. USB_EPT_DESC_BULK,     /* bmAttributes: endpoint attributes */
    

  87. LBYTE(CDC_OUT_MAX),
    

  88. HBYTE(CDC_OUT_MAX), /* wMaxPacketSize: maximum packe
    

  89.                                         size this endpoint */
    

  90. 0x00, /* bInterval: interval for polling endpoint for data transfers */
串口收发流程
串口收发分别使用两个数组做双缓冲，串口/USB接收/发送完成后会自动接收/发送数据，此外，每隔20ms亦会进行数据处理
CDC.zip (9.53 MB, 下载次数: 44)

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gangong 发表于 2024-10-28 19:59 | 显示全部楼层
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黑心单片机 发表于 2024-11-16 19:31 | 显示全部楼层
我想要看你的串口双缓冲，这个我很需要
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呐咯密密 发表于 2024-11-19 10:06 | 显示全部楼层
这个代码的格式错乱了，能更正一下吗？看着太累了
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