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[STM32H7] 【STM32H7S78-DK测评】-进阶任务之USB DEVICE - HID

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 楼主| HuaWng 发表于 2024-10-12 12:38 | 显示全部楼层 |阅读模式
ic, ST, STM, HID, Device
本帖最后由 HuaWng 于 2024-10-12 19:17 编辑

USB HID是用途非常广泛的USB在嵌入式产品的使用方向，可以方便的模拟出鼠标、键盘或者键鼠复合设备。除了USB HID还有的设备支持蓝牙低功耗等射频特性也可以模拟成HID设备。本次体验的板卡STM32H7S78-DK提供了两个USB，分别是USB1 HS与USB2 FS。

USB HID设备类的应用场合
　　USB HID类是USB设备的一个标准设备类，包括的设备非常多。HID类设备定义它属于人机交互操作的设备，用于控制计算机操作的一些方面，如USB鼠标、USB键盘、USB游戏操纵杆等。但HID设备类不一定要有人机接口，只要符合HID类别规范的设备都是HID设备。

　　USB HID设备的一个好处就是操作系统自带了HID类的驱动程序，而用户无需去开发驱动程序，只要使用API系统调用即可完成通信。


与USB HID设备有关的描述符　　   

HID设备的描述符除了5个USB的标准描述符（设备描述符、配置描述符、接口描述符、端点描述符、字符串描述符）外，还包括三个HID设备类特定的描述符：HID描述符、报告描述符、实体描述符。　　除了HID的三个特定描述符组成对HID设备的解释外，5个标准描述符中与HID设备有关的部分有：设备描述符中：bDeviceClass, bDeviceSubClass, bDeviceProtocol三个值必须为0接口描述符中：bInterfaceClass的值必须时0x03, bInterfaceSubClass的值为0或1， 为1表示HID设备是一个启动设备（Boot Device， 一般对PC机有意义，意思是BIOS启动时能识别您使用的HID设备，切只有标准鼠标或者键盘才能称为Boot Device），为0表示HID设备是操作系统启动厚才能识别使用的设备。bInterfaceProtocol的取值含义如下：　　bInterfaceProtocol的取值（十进制）　　　　含义　　0　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　NONE　　1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　键盘　　2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　鼠标　　3-255　　　　　　　　　　　　　　　　　  保留
接下来是实验部分。目标是模拟出一个USB HID设备，并且能够在上位机展示该设备。
首先定义好相关的设备制造商名称，PID以及VID等参数，如下所示。
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  1. /** @defgroup USBD_DESC_Private_Defines USBD_DESC_Private_Defines
    

  2.   * [url=home.php?mod=space&uid=247401]@brief[/url] Private defines.
    

  3.   * @{
    

  4.   */
    


  5. 

  6. #define USBD_VID     1155
    

  7. #define USBD_LANGID_STRING     1033
    

  8. #define USBD_MANUFACTURER_STRING     "STM-BBS.21IC"
    

  9. #define USBD_PID     22315
    

  10. #define USBD_PRODUCT_STRING     "STM-BBS.21IC HID EXAMPLE"
    

  11. #define USBD_CONFIGURATION_STRING     "HID Config"
    

  12. #define USBD_INTERFACE_STRING     "HID Interface"

上述定义的参数是USB HID设备描述符的一部分：
复制
  1. __ALIGN_BEGIN uint8_t USBD_HID_DeviceDesc[USB_LEN_DEV_DESC] __ALIGN_END =
    

  2. {
    

  3.   0x12,                       /*bLength */
    

  4.   USB_DESC_TYPE_DEVICE,       /*bDescriptorType*/
    

  5.   0x00,                       /*bcdUSB */
    


  6. 

  7.   0x02,
    

  8.   0x00,                       /*bDeviceClass*/
    

  9.   0x00,                       /*bDeviceSubClass*/
    

  10.   0x00,                       /*bDeviceProtocol*/
    

  11.   USB_MAX_EP0_SIZE,           /*bMaxPacketSize*/
    

  12.   LOBYTE(USBD_VID),           /*idVendor*/
    

  13.   HIBYTE(USBD_VID),           /*idVendor*/
    

  14.   LOBYTE(USBD_PID),        /*idProduct*/
    

  15.   HIBYTE(USBD_PID),        /*idProduct*/
    

  16.   0x00,                       /*bcdDevice rel. 2.00*/
    

  17.   0x02,
    

  18.   USBD_IDX_MFC_STR,           /*Index of manufacturer  string*/
    

  19.   USBD_IDX_PRODUCT_STR,       /*Index of product string*/
    

  20.   USBD_IDX_SERIAL_STR,        /*Index of serial number string*/
    

  21.   USBD_MAX_NUM_CONFIGURATION  /*bNumConfigurations*/
    

  22. };
复制
  1. USBD_DescriptorsTypeDef HID_Desc =
    

  2. {
    

  3.   USBD_HID_DeviceDescriptor,
    

  4.   USBD_HID_LangIDStrDescriptor,
    

  5.   USBD_HID_ManufacturerStrDescriptor,
    

  6.   USBD_HID_ProductStrDescriptor,
    

  7.   USBD_HID_SerialStrDescriptor,
    

  8.   USBD_HID_ConfigStrDescriptor,
    

  9.   USBD_HID_InterfaceStrDescriptor
    

  10. };

上述的定义最终会在USB Device初始化函数(USBD_Init(&hUsbDeviceHS, &HID_Desc, DEVICE_HS)中被使用。然后调用(USBD_RegisterClass(&hUsbDeviceHS, &USBD_HID)来注册USB设备，最后调用(USBD_Start(&hUsbDeviceHS) 来启动USB设备。


对于具体的鼠标应用而言，还需要定义鼠标相关的报告描述。
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  1. __ALIGN_BEGIN static uint8_t HID_MOUSE_ReportDesc[HID_MOUSE_REPORT_DESC_SIZE] __ALIGN_END =
    

  2. {
    

  3.   0x05, 0x01,        /* Usage Page (Generic Desktop Ctrls)     */
    

  4.   0x09, 0x02,        /* Usage (Mouse)                          */
    

  5.   0xA1, 0x01,        /* Collection (Application)               */
    

  6.   0x09, 0x01,        /*   Usage (Pointer)                      */
    

  7.   0xA1, 0x00,        /*   Collection (Physical)                */
    

  8.   0x05, 0x09,        /*     Usage Page (Button)                */
    

  9.   0x19, 0x01,        /*     Usage Minimum (0x01)               */
    

  10.   0x29, 0x03,        /*     Usage Maximum (0x03)               */
    

  11.   0x15, 0x00,        /*     Logical Minimum (0)                */
    

  12.   0x25, 0x01,        /*     Logical Maximum (1)                */
    

  13.   0x95, 0x03,        /*     Report Count (3)                   */
    

  14.   0x75, 0x01,        /*     Report Size (1)                    */
    

  15.   0x81, 0x02,        /*     Input (Data,Var,Abs)               */
    

  16.   0x95, 0x01,        /*     Report Count (1)                   */
    

  17.   0x75, 0x05,        /*     Report Size (5)                    */
    

  18.   0x81, 0x01,        /*     Input (Const,Array,Abs)            */
    

  19.   0x05, 0x01,        /*     Usage Page (Generic Desktop Ctrls) */
    

  20.   0x09, 0x30,        /*     Usage (X)                          */
    

  21.   0x09, 0x31,        /*     Usage (Y)                          */
    

  22.   0x09, 0x38,        /*     Usage (Wheel)                      */
    

  23.   0x15, 0x81,        /*     Logical Minimum (-127)             */
    

  24.   0x25, 0x7F,        /*     Logical Maximum (127)              */
    

  25.   0x75, 0x08,        /*     Report Size (8)                    */
    

  26.   0x95, 0x03,        /*     Report Count (3)                   */
    

  27.   0x81, 0x06,        /*     Input (Data,Var,Rel)               */
    

  28.   0xC0,              /*   End Collection                       */
    

  29.   0x09, 0x3C,        /*   Usage (Motion Wakeup)                */
    

  30.   0x05, 0xFF,        /*   Usage Page (Reserved 0xFF)           */
    

  31.   0x09, 0x01,        /*   Usage (0x01)                         */
    

  32.   0x15, 0x00,        /*   Logical Minimum (0)                  */
    

  33.   0x25, 0x01,        /*   Logical Maximum (1)                  */
    

  34.   0x75, 0x01,        /*   Report Size (1)                      */
    

  35.   0x95, 0x02,        /*   Report Count (2)                     */
    

  36.   0xB1, 0x22,        /*   Feature (Data,Var,Abs,NoWrp)         */
    

  37.   0x75, 0x06,        /*   Report Size (6)                      */
    

  38.   0x95, 0x01,        /*   Report Count (1)                     */
    

  39.   0xB1, 0x01,        /*   Feature (Const,Array,Abs,NoWrp)      */
    

  40.   0xC0               /* End Collection                         */
    

  41. };
上述鼠标相关描述符的定义出现在文件usbd_hid.c中，其属于STM32_USB_Device_Library，是ST免费提供的中间件的一部分。

最后一步是烧录，把USB1接口通过TYPE-C接口连接到电脑，可以看到ST BBS.21IC这个HID设备显示出来。
8780467092035ba7c0.png

Snipaste_2024-10-11_20-30-45.jpg





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micoccd 发表于 2024-10-12 16:47 | 显示全部楼层
最后这个信息界面是在哪里显示出来的
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 楼主| HuaWng 发表于 2024-10-12 17:18 | 显示全部楼层
micoccd 发表于 2024-10-12 16:47
最后这个信息界面是在哪里显示出来的

是在usbTreeView这个Windows工具里面。
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Amazingxixixi 发表于 2024-10-31 16:15 | 显示全部楼层
这个案例不错。
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suncat0504 发表于 2024-10-31 17:24 | 显示全部楼层
USB HID的处理太繁琐了
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地瓜patch 发表于 2024-10-31 18:39 来自手机 | 显示全部楼层
看了这个帖子不懂usb的协议也能开发usb
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sdlls 发表于 2024-11-12 09:27 | 显示全部楼层
USB HID在嵌入式产品中的广泛应用，能够模拟出鼠标、键盘等常见设备，同时还拓展到了蓝牙低功耗等射频特性模拟HID设备的领域
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mattlincoln 发表于 2024-11-12 11:43 | 显示全部楼层
列举了多种USB HID设备的应用场合，包括鼠标、键盘和游戏操纵杆等。
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ulystronglll 发表于 2024-11-13 18:31 | 显示全部楼层
USB HID设备的一个显著好处，即操作系统自带了HID类的驱动程序，用户无需开发驱动程序即可使用API系统调用完成通信。
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albertaabbot 发表于 2024-11-13 22:58 | 显示全部楼层
介绍了STM32H7S78-DK板卡提供的两个USB端口（USB1 HS和USB2 FS），并解释了它们的区别和应用场景。
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小猪猪啊 发表于 2024-11-14 15:40 | 显示全部楼层
USB HID的处理太繁琐了
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小猪猪啊 发表于 2024-11-14 15:41 | 显示全部楼层
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小猪猪啊 发表于 2024-11-14 15:43 | 显示全部楼层
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wengh2016 发表于 2024-11-14 20:47 | 显示全部楼层
详细解释了USB HID设备的定义和用途，帮助读者理解HID设备的广泛适用性和重要性。
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usysm 发表于 2024-11-17 19:58 | 显示全部楼层
与USB HID设备有关的描述符，这些描述符是设备与主机通信的重要组成部分。
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vivilyly 发表于 2024-11-18 09:39 | 显示全部楼层
阐述了USB HID设备类的广泛用途和重要性。通过提及HID设备可以方便地模拟出鼠标、键盘或键鼠复合设备等，文章生动地展示了HID设备在人机交互方面的强大功能。
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eefas 发表于 2024-11-20 19:58 | 显示全部楼层
聚焦于 USB HID 与 STM32H7S78-DK 的文章无疑是该领域的佳作典范
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10299823 发表于 2024-11-20 20:47 | 显示全部楼层
展现出了对 HID 技术标准的精准把握。通过对 HID 类设备的详细定义，从常见的人机交互设备如鼠标、键盘、游戏操纵杆等，到突破传统认知的 “不一定有人机接口但符合类别规范即为 HID 设备” 的深入解读，极大地拓宽了读者对 USB HID 应用边界的理解。
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uptown 发表于 2024-11-21 14:47 | 显示全部楼层
关于STM32H7S78-DK板卡上USB HID设备类的应用介绍，内容丰富且深入，专业知识讲解到位，强调操作便利性
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primojones 发表于 2024-11-21 16:40 | 显示全部楼层
介绍了HID设备的基本概念，还深入探讨了与HID设备相关的技术细节，如描述符的作用和结构，这对于技术爱好者和开发者来说非常有价值。
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