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[单片机芯片] CH32V203的USB1 HID库调试经验分享

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 楼主| lilijin1995 发表于 2022-12-7 13:36 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 lilijin1995 于 2022-12-9 16:39 编辑

背景：      

今天要水的帖子是关于使用CH32V203替代旧STM32F103实现USB霍尔摇杆的项目。关于调试经验啥的，主要分享CH32V203的USB使用。这个项目最开始是使用迈来芯的方案，但是价格30RMB/PCS，也是芯片涨价时候涨上去的，后来替换了同厂不同方案，这个方案芯片对磁场灵敏度很高，高得离谱，迫不得已更换了磁铁，后来总算满足了，2021年时候发现了国产替代方案，矽睿科技的QMC磁力计方案，本来想推给老板更换的，然而老板觉得不成熟，时至今日，老板实在用不起国外的方案了，机会来了，我对WCH的CH32V RISC-V系列MCU比较熟悉，今天我们就开始国产化替代过程吧！


关于硬件
      由于需要兼容STM32的USB，所以这里使用了PA11（DM）和PA12（DP），对应CH32V203的USB1，我看USB Device 的实现跟STM32 的HAL库居然有点一致了，之前一致是在中断回调函数中枚举的。其实我更喜欢第二种方式，可能效率会更高。不过USB2好像还是原来的方式。
6884063905b29bfc57.png

软件设计

我是在懒得新建工程，移植USB Library了，干脆直接在官方工程上改，我用的是EXAM\USB\USBD\CompositeKM，USBD目录的工程用的USB1口对应PA11（DM）和PA12（DP），大家不要搞错了，我就搞错过，还寄了芯片给WCH的FAE调试，后来发现我自己用错IO了。

1.时钟初始化配置，
初始化需要配置RCC_USBCLKConfig，以及RCC_APB1PeriphClockCmd，而在例程中是使用Set_USBConfig调用实现的，如下代码：
复制
  1. void Set_USBConfig( )
    

  2. {
    

  3.         RCC_USBCLKConfig(RCC_USBCLKSource_PLLCLK_Div3);
    

  4.         RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USB, ENABLE);                          
    

  5. }
大家都知道，USB 设备一般都是使用48MHz的时钟，而例程的PLLCLK是144Mhz,所以这里是3分频，另外需要使能一下APB1的外设时钟。

2.USB端点配置、描述符配置标准请求的实现等。

端点地址、大小，描述符，各类请求的实现是通过以下函数实现：
复制
  1. void USB_Init(void)
    

  2. {
    

  3.   pInformation = &Device_Info;
    

  4.   pInformation->ControlState = 2;
    

  5.   pProperty = &Device_Property;
    

  6.   pUser_Standard_Requests = &User_Standard_Requests;
    

  7.   pProperty->Init();
    

  8. }
如果你定位到pInformation，pProperty，以及pUser_Standard_Requests的定义，可以发现，
pInformation的定义其实是DEVICE_INFO这样子的，这其实是一些USB请求事务信息。
复制
  1. typedef struct _DEVICE_INFO
    

  2. {
    

  3.   uint8_t USBbmRequestType;       /* bmRequestType */
    

  4.   uint8_t USBbRequest;            /* bRequest */
    

  5.   uint16_t_uint8_t USBwValues;         /* wValue */
    

  6.   uint16_t_uint8_t USBwIndexs;         /* wIndex */
    

  7.   uint16_t_uint8_t USBwLengths;        /* wLength */
    


  8. 

  9.   uint8_t ControlState;           /* of type CONTROL_STATE */
    

  10.   uint8_t Current_Feature;
    

  11.   uint8_t Current_Configuration;   /* Selected configuration */
    

  12.   uint8_t Current_Interface;       /* Selected interface of current configuration */
    

  13.   uint8_t Current_AlternateSetting;/* Selected Alternate Setting of current
    

  14.                                      interface*/
    


  15. 

  16.   ENDPOINT_INFO Ctrl_Info;
    

  17. }DEVICE_INFO;
而pProperty的定义更复杂以下，DEVICE_PROP定义如下，如果说DEVICE_INFO是数据结构的话，我觉得DEVICE_PROP更像是实现，因为里面都是一些函数指针，和一些必要的指针和变量，囊括了USB 设备的枚举过程：端点的配置，各种请求类，相关描述符的获取。
复制
  1. typedef struct _DEVICE_PROP
    

  2. {
    

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

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

  5.   void (*Process_Status_IN)(void);
    

  6.   void (*Process_Status_OUT)(void);
    


  7. 

  8.   RESULT (*Class_Data_Setup)(uint8_t RequestNo);
    


  9. 

  10.   RESULT (*Class_NoData_Setup)(uint8_t RequestNo);
    


  11. 

  12.   RESULT  (*Class_Get_Interface_Setting)(uint8_t Interface, uint8_t AlternateSetting);
    


  13. 

  14.   uint8_t* (*GetDeviceDescriptor)(uint16_t Length);
    

  15.   uint8_t* (*GetConfigDescriptor)(uint16_t Length);
    

  16.   uint8_t* (*GetStringDescriptor)(uint16_t Length);
    


  17. 

  18.   void* RxEP_buffer;
    

  19.    
    

  20.   uint8_t MaxPacketSize;
    


  21. 

  22. }DEVICE_PROP;

在这里我们先来改描述符的获取吧，
复制
  1.   uint8_t* (*GetDeviceDescriptor)(uint16_t Length);
    

  2.   uint8_t* (*GetConfigDescriptor)(uint16_t Length);
    

  3.   uint8_t* (*GetStringDescriptor)(uint16_t Length);
这三个指针函数是获取设备描述符，配置描述符集合，字符串描述符。

设备描述符：以下是我雷蛇鼠标的： 450976392f04da87d6.png
配置描述符集合包含了配置描述符，接口描述符，HID描述符（如果是HID），端点描述符：
374246392f0c3d2918.png
上图只是接口0的，共有三个接口，其实都是同理可得。
HID每个接口几乎都有自己的报表描述符。
514796392f17413ecf.png
在代码中如何实现的呢？
Device_Property中的USBD_Data_Setup里面有个USBD_GetReportDescriptor请求，这是获取报表描述符的。
复制
  1. uint8_t *USBD_GetReportDescriptor(uint16_t Length)
    

  2. {
    

  3.   uint8_t wIndex0 = pInformation->USBwIndexs.bw.bb0;
    

  4.   if (wIndex0 > 2)
    

  5.   {
    

  6.     return NULL;
    

  7.   }
    

  8.   else
    

  9.   {
    

  10.     return Standard_GetDescriptorData(Length, &Report_Descriptor[wIndex0]);
    

  11.   }
    

  12. }
复制
  1. ONE_DESCRIPTOR Report_Descriptor[3] =
    

  2. {
    

  3.         {(uint8_t*)USBD_JoystickRepDesc, USBD_SIZE_REPORT_DESC_JS},
    

  4.         {(uint8_t*)USBD_MouseRepDesc, USBD_SIZE_REPORT_DESC_MS},
    

  5.         {(uint8_t*)USBD_VendorRepDesc, USBD_SIZE_REPORT_DESC_VD},
    

  6. };
如果设备描述符、配置描述符、接口描述符、HID描述符、端点描述符、报表描述符没有问题的话，是不是就一定可以枚举成功了呢，是不是就可以高枕无忧了呢，然而事实并非如此。还需要注意一下端点地址和大小的配置。
端点地址和缓存大小其实也是在Device_Property中的USBD_Reset复位中的，
复制
  1. void USBD_Reset(void)
    

  2. {
    

  3.   pInformation->Current_Configuration = 0;
    

  4.   pInformation->Current_Feature = USBD_ConfigDescriptor[7];
    

  5.   pInformation->Current_Interface = 0;
    


  6. 

  7.   SetBTABLE(BTABLE_ADDRESS);
    


  8. 

  9.     SetEPType(ENDP0, EP_CONTROL);
    

  10.     SetEPTxStatus(ENDP0, EP_TX_STALL);
    

  11.     SetEPRxAddr(ENDP0, ENDP0_RXADDR);
    

  12.     SetEPTxAddr(ENDP0, ENDP0_TXADDR);
    

  13.     Clear_Status_Out(ENDP0);
    

  14.     SetEPRxCount(ENDP0, Device_Property.MaxPacketSize);
    

  15.     SetEPRxValid(ENDP0);
    

  16.     _ClearDTOG_RX(ENDP0);
    

  17.     _ClearDTOG_TX(ENDP0);
    


  18. 

  19.       SetEPType(ENDP1, EP_INTERRUPT);
    

  20.       SetEPRxAddr(ENDP1, ENDP1_RXADDR);
    

  21.       SetEPTxAddr(ENDP1, ENDP1_TXADDR);
    

  22.       SetEPTxStatus(ENDP1, EP_TX_NAK);
    

  23.       Clear_Status_Out(ENDP1);
    

  24.       SetEPRxCount(ENDP1, Device_Property.MaxPacketSize);
    

  25.       SetEPRxValid(ENDP1);
    

  26.       _ClearDTOG_TX(ENDP1);
    

  27.       _ClearDTOG_RX(ENDP1);
    


  28. 

  29.       SetEPType(ENDP2, EP_INTERRUPT);
    

  30.       SetEPTxAddr(ENDP2, ENDP2_TXADDR);
    

  31.       SetEPTxStatus(ENDP2, EP_TX_NAK);
    

  32.       _ClearDTOG_TX(ENDP2);
    

  33.       _ClearDTOG_RX(ENDP2);
    


  34. 

  35.       SetEPType(ENDP3, EP_INTERRUPT);
    

  36.       SetEPTxAddr(ENDP3, ENDP3_TXADDR);
    

  37.       SetEPTxStatus(ENDP3, EP_TX_NAK);
    

  38.       _ClearDTOG_TX(ENDP3);
    

  39.       _ClearDTOG_RX(ENDP3);
    


  40. 


  41. 

  42.     SetDeviceAddress(0);
    


  43. 

  44.     bDeviceState = ATTACHED;
    

  45. }
地址是偏移地址，需要根据端点描述符中的最大Size来配置并偏移。

如果你的设备成功枚举，这时候HID还不能动的，需要实现端点数据的上报，如下：
复制
  1. uint8_t USBD_ENDPx_DataUp( uint8_t endp, uint8_t *pbuf, uint16_t len )
    

  2. {
    

  3.         if( endp == ENDP1 )
    

  4.         {
    

  5.                 if (USBD_Endp1_Busy)
    

  6.                 {
    

  7.                         return USB_ERROR;
    

  8.                 }
    

  9.                 USB_SIL_Write( EP1_IN, pbuf, len );
    

  10.                 USBD_Endp1_Busy = 1;
    

  11.                 SetEPTxStatus( ENDP1, EP_TX_VALID );
    

  12.                 
    

  13.         }
    

  14.     else if( endp == ENDP2 )
    

  15.         {
    

  16.                 if (USBD_Endp2_Busy)
    

  17.                 {
    

  18.                         return USB_ERROR;
    

  19.                 }
    

  20.                 USB_SIL_Write( EP2_IN, pbuf, len );
    

  21.                 USBD_Endp2_Busy = 1;
    

  22.                 SetEPTxStatus( ENDP2, EP_TX_VALID );
    

  23.         }
    

  24.     else if( endp == ENDP3 )
    

  25.     {
    

  26.         if (USBD_Endp3_Busy)
    

  27.         {
    

  28.             return USB_ERROR;
    

  29.         }
    

  30.         USB_SIL_Write( EP3_IN, pbuf, len );
    

  31.         USBD_Endp3_Busy = 1;
    

  32.         SetEPTxStatus( ENDP3, EP_TX_VALID );
    

  33.     }
    

  34.         else
    

  35.         {
    

  36.                 return USB_ERROR;
    

  37.         }
    

  38.         return USB_SUCCESS;
    

  39. }
依葫芦画瓢，根据端点不同改一下即可实现不同的端点数据上报。
最后，希望大家样机调试成功！！



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21ic小管家 打赏了 25.00 元 2022-12-20
理由：签约作者奖励
yangxiaor520 发表于 2022-12-11 19:33 来自手机 | 显示全部楼层
希望下次能中个开发板
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瞎折腾 发表于 2022-12-12 14:20 | 显示全部楼层
学习了，谢谢
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