STM32CubeMX之USB从机

只看该作者 · 2023-5-31 22:25

“ USB接口是我们生活中使用非常广泛的一种接口，在嵌入式中使用也很广泛，相比于UART口，USB的通信协议要复杂的多。本篇文章不介绍底层协议的内容，感兴趣的读者可以自行查找相关资料，本文主要介绍如何使用STM32CubeMX工具快速实现USB虚拟串口通讯。”

STM32的USB接口简介
简单来说，USB有主机（Host）和设备（Device）之分。一般电脑的USB接口为主机接口，而键盘、鼠标、U盘等则为设备。部分型号的STM32芯片有1~2个USB接口。像STM32F103系列的有一个USB Device接口，STM32F407系列的有2个USB接口，既可以作为HOST，又可以作为Device，还可以作为OTG接口。STM32的USB接口支持USB2.0协议，内部集成了全速PHY，速度可达12Mbps，直接外接USB接口即可实现USB通信。高端系列的芯片还支持USB高速接口（480Mbps），一般需要外接高速PHY芯片。而STM32F723芯片则内置了高速USB-PHY，不需要外部PHY就可以实现USB高速通讯。

只看该作者 · 2023-5-31 22:26

硬件电路

以STM32F072为例，该单片机有一个USB Device接口，为PA11、PA12引脚，外部只需要直接连接USB接口即可。电路图如下图所示。

另外，USB通讯需要48MHz的时钟，且对于时钟精度要求较高，F072内部有高精度的48MHz的时钟，可以满足USB通讯的要求，不需要再使用外部晶振。需要注意的是F103系列的单片机必须使用外部晶振，且DP（D+）引脚必须外接1.5K的上拉电阻，上拉到3.3V。

只看该作者 · 2023-5-31 22:26

硬件电路

以STM32F072为例，该单片机有一个USB Device接口，为PA11、PA12引脚，外部只需要直接连接USB接口即可。电路图如下图所示。

另外，USB通讯需要48MHz的时钟，且对于时钟精度要求较高，F072内部有高精度的48MHz的时钟，可以满足USB通讯的要求，不需要再使用外部晶振。需要注意的是F103系列的单片机必须使用外部晶振，且DP（D+）引脚必须外接1.5K的上拉电阻，上拉到3.3V。

只看该作者 · 2023-5-31 22:27

STM32CubeMX配置

STM32的USB接口支持多种模式，包括音频设备、虚拟串口、DFU模式、HID、自定义HID以及大容量存储设备：

以USB虚拟串口为例，首先使能USB接口，参数配置默认即可，中断也是默认打开的。

只看该作者 · 2023-5-31 22:27

USB Device模式配置如下，选择虚拟串口，参数配置默认，设备描述符（Device Descriptor）也默认即可。也可以根据自己需要进行修改。

只看该作者 · 2023-5-31 22:28

只看该作者 · 2023-5-31 22:35

USB时钟选择为内部48M时钟HSI48。

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USB时钟选择为内部48M时钟HSI48。

只看该作者 · 2023-5-31 22:36

设置完成后生成代码。

只看该作者 · 2023-5-31 22:36

设置完成后生成代码。

只看该作者 · 2023-5-31 22:36

初始化与中断的代码已经自动生成，用户发送和接收数据只需调用两个函数即可，有时候也需要对两个函数进行修改，以实现自己的通讯协议和功能。

复制

int8_t CDC_Receive_FS(uint8_t* pbuf, uint32_t *Len)

uint8_t CDC_Transmit_FS(uint8_t* Buf, uint16_t Len)

只看该作者 · 2023-5-31 22:36

初始化与中断的代码已经自动生成，用户发送和接收数据只需调用两个函数即可，有时候也需要对两个函数进行修改，以实现自己的通讯协议和功能。

复制

int8_t CDC_Receive_FS(uint8_t* pbuf, uint32_t *Len)

uint8_t CDC_Transmit_FS(uint8_t* Buf, uint16_t Len)

只看该作者 · 2023-5-31 22:37

电路板上电后，插入USB线，并连接电脑，电脑会弹出安装驱动的提示，安装STM32虚拟串口的驱动，打开串口调试助手，可以当做普通串口使用，进行发送和接收的测试。此时波特率的设置是无效的，理论上虚拟串口的通信速率可达12Mbps。