STM32F401之USB接口的使用经验

只看该作者 · 2016-9-2 00:53

Cannon 的USB接口总给我怪怪的感觉，但一时说不出来，后来查资料可知

USB ,是英文 Universal Serial BUS（通用串行总线）的缩写，而其中文简称为“通串线，是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。是应用在 PC 领域的接口技术。USB 接口支持设备的即插即用和热插拔功能。USB 是在 1994 年底由英特尔、康柏、IBM、Microsoft 等多家公司联合提出的。

USB 发展到现在已经有 USB1.0/1.1/2.0/3.0 等多个版本。目前用的最多的就是 USB1.1 和USB2.0，USB3.0 已经开发出来了相信不久就可以在我们的电脑上见到。STM32F103 自带的 USB符合USB2.0 规范。

标准USB共四根线组成,除VCC/GND外,另外为D+,D-; 这两根数据线采用的是差分电压的方式进行数据传输的。在 USB 主机上，D-和 D+都是接了 15K的电阻到低的，所以在没有设备接入的时候，D+、D-均是低电平。而在USB设备（Device）中，如果是高速设备，则会在D+上接一个1.5K 的电阻到 VCC，而如果是低速设备，则会在 D-上接一个 1.5K 的电阻到 VCC。这样当设备接入主机的时候，主机(Host)就可以判断是否有设备接入，并能判断设备是高速设备还是低速设备。

Cannon的接法是正确的，不过其固定了 STM32F401RE USB-OTG-FS的模式为高速USB设备。如果以开发板角度看，就有一些美中不足。但一般单片机的USB大都用作 USB Device，都已经足够了。

是还是一定要1.5K？

答案是否定的。USB 是差分数据传输，NZRI编码方式。阈值是2.7~3.0V。

这样的接法还存在一个问题？

就是USB线接好后，复位后，电脑（Host）是并不一定能检索到Device。原因在于枚举过程的建立。

再来看一个资料， USB主机是如何检测到设备的插入的呢？

首先，在USB集线器的每个下游端口的D+和D-上，分别接了一个15K欧姆的下拉电阻到地。这样，在集线器的端口悬空时，就被这两个下拉电阻拉到了低电平。而在USB设备端，在D+或者D-上接了1.5K欧姆上拉电阻。对于全速和高速设备，上拉电阻是接在D+上；而低速设备则是上拉电阻接在D-上。这样，当设备插入到集线器时，由1.5K的上拉电阻和15K的下拉电阻分压，结果就将差分数据线中的一条拉高了。集线器检测到这个状态后，它就报告给USB主控制器（或者通过它上一层的集线器报告给USB主控制器），这样就检测到设备的插入了。USB高速设备先是被识别为全速设备，然后通过HOST和DEVICE两者之间的确认，再切换到高速模式的。在高速模式下，是电流传输模式，这时将D+上的上拉电阻断开。

一个简单的实验：只用一个上拉电阻接在USB的+5V和D+或者D-上，WINDOWS也会提示发现新硬件，但是无法找到驱动程序。这时去设备管理器里面看，有显示未知USB设备，并且其VID和PID为0。根据这个，我们可以简单的判断设备是否枚举成功。如下图所示，分别是枚举不成功和枚举成功的图。