【AT-START-F405测评】WinUSB速度测试

发表于 2024-5-12 18:03

本帖最后由 Ketose 于 2024-5-12 18:10 编辑

我所在的公司是做图像传感器的感存算一体的芯片，所以做调试工具的时候要用到USB2.0把图像处理结果输出至上位机进行显示，观察计算结果。而且又用到QSPI，一直在选择一个合适的主控，之前主控使用的是NXP的LPC4357，这款芯片又贵，又不好买。有幸试用国产雅特力AT32F405的芯片，把这段时间试用和调试过程遇到的问题做个总结和分享。

首先对于雅特力国产芯片这几年的进步真的是非常大，不管是资料、例子代码、还是开发工具都做的相当不错，再过几年估计要把ST卷死都有可能。

拿到开发板首先是看原理图，到官方网站找到相关资料，关于USB的资料雅特力其实官方已经给出了很多的例子，我这里用到官方给的两个例子：<SC0090 AT32F4xx WinUSB>,<SC0125 USB Composite HID>。先跑了一下SC0125，没啥问题电脑识别出了，打开计事本，按下蓝色按钮，会输出“ Keyboard Demo”字样。跑一下SC0090，这个例子是基于AT32F435芯片的，而且里面的WinUSB中间件从函数名字来看是从VCP上改过来的，名字都还没来得及改。那我们改造SC0125吧。
1、首先在项目里加入winusb_class.c 和winusb_desc.c这两个文件
2、修改usb_conf.h加入对WinUSB的支持
3、修改main.c

main.c代码如下：

复制

#include "at32f402_405_board.h"

#include "at32f402_405_clock.h"

#include "usb_conf.h"

#include "usb_core.h"

#include "usbd_int.h"

#include "winusb_class.h"

#include "winusb_desc.h"





/** @addtogroup AT32F405_periph_examples

  * @{

  */



/** @addtogroup 405_USB_device_custom_hid USB_device_custom_hid

  * @{

  */



/* usb global struct define */

otg_core_type otg_core_struct;

#if defined ( __ICCARM__ ) /* iar compiler */

  #pragma data_alignment=4

#endif



#define BUF_SIZE 512





uint8_t usb_buffer[BUF_SIZE];



void usb_clock48m_select(usb_clk48_s clk_s);

void usb_gpio_config(void);

void usb_low_power_wakeup_config(void);

void button_exint_init(void);



void init_buffer();



/**

  * [url=home.php?mod=space&uid=247401]@brief[/url]  main function.

  * @param  none

  * @retval none

  */

int main(void)

{

        uint16_t data_len;

        uint8_t send_zero_packet = 0;

        

  nvic_priority_group_config(NVIC_PRIORITY_GROUP_4);



  system_clock_config();



  at32_board_init();



    /* usb gpio config */

  usb_gpio_config();



#ifdef USB_LOW_POWER_WAKUP

  crm_periph_clock_enable(CRM_PWC_PERIPH_CLOCK, TRUE);

  button_exint_init();

  usb_low_power_wakeup_config();

#endif



  /* enable otg clock */

  crm_periph_clock_enable(OTG_CLOCK, TRUE);



  /* select usb 48m clcok source */

  usb_clock48m_select(USB_CLK_HEXT);



  /* enable otg irq */

  nvic_irq_enable(OTG_IRQ, 0, 0);

        

        /* Initialization buffer */

        init_buffer();



  /* init usb */

        usbd_init(&otg_core_struct,

                                                USB_HIGH_SPEED_CORE_ID,

                                                USB_ID,

                                                &winusb_class_handler,

                                                &winusb_desc_handler);

                

  while(1)

  {

                if(usbd_connect_state_get(&otg_core_struct.dev) == USB_CONN_STATE_CONFIGURED)

                {

                        usb_winusb_send_data(&otg_core_struct.dev,usb_buffer,BUF_SIZE);

                }

  }

}

OK，编译，烧入MCU Reset。windows11 竟然认不到这个设备，在其它设备里显示AT32 WinUSB,加载不了WinUSB的驱动。这个问题花了很多时间，又是抓包，又是加调试输出，把整个USB的枚举流程跟了一遍，也没发现什么问题，就是看不到操作系统检索0xEE位置的OS设备字串描述符，但是usb_conf.h文件里已经添加了USBD_SUPPORT_WINUSB宏定义。
最后在网上找到一篇文章和我一样的问题，它是这样解释：由于我之前跑的例子是HID设备，改为WinUSB后它的VID和PID其实是没有改变过，Windows会缓存VID和PID信息，在下一次枚举设备的时候直接加载HID驱动。找到原因就好办了，两种办法：1、清除windows的驱动缓存。2、改PID。这里我选择第一种办法

删除注册表中USB设备信息的方法：
1、下载PStools工具包 https://technet.microsoft.com/en-us/sysinternals/bb897553.aspx，解压到C:\pstools

2、以管理员身份运行CMD，输入命令：cd C:\pstools ，切换到pstools目录，再输入命令：psexec.exe -i -d -s regedit.exe

3、进入HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Enum\USB\删除相关设备（以本文为例，VID PID分别为 2E3C 5780）

进入HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\UsbFlags\删除相关设备（以本文为例，VID PID分别为 2E3C 5780）

4、OK，此时再插入该Device，即被当做全新设备插入，装载驱动。

用VC++写一个简单的上位机,测试下速度如何。

复制

// winusb_demo.cpp : 此文件包含 "main" 函数。程序执行将在此处开始并结束。

//



#include <iostream>

#include <chrono>

#include <format>

#include <thread>



#include "CWinUSBProxy.h"



int main()

{

    std::cout << "Hello AT32!\n";



    CWinUSBProxy winUSBDevice;



    winUSBDevice.OpenWinUsb();

    winUSBDevice.GetUSBDeviceSpeed();

    winUSBDevice.QueryDeviceEndpoints();



    while (true)

    {

        int readCount = 0;

        auto startTime = std::chrono::steady_clock::now();

        /** 进行数据发包统计，发送1MB数据包，统计速率 */

        for (int i = 0; i < 1024; i++)

        {

            BOOL status = winUSBDevice.ReadFromBulkEndpoint(1024);

            /** 正确发包计数 */

            if (status)

                readCount++;

        }

        auto entTime = std::chrono::steady_clock::now();



        /** 计算速率 */

        auto dr_s = std::chrono::duration<double, std::milli>(entTime - startTime).count();

        auto  speed = floor(readCount * 1000 / dr_s) ;

        /** 输出统计信息 */

        std::cout << std::format("read speed:{} KB/S",speed) << std::endl;

        /** 等待1秒 */

        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(1000));

    }

    

    system("pause");

}

最终经过优化后速度达到31MB，达到USB2.0理论速度的一半，还是非常不错。
屏幕截图 2024-05-12 175734.png

参考链接：
https://github.com/pbatard/libwdi/wiki/WCID-Devices
https://www.codenong.com/41644081/
https://blog.csdn.net/bingwueyi/article/details/121622001

发表于 2024-5-13 08:04

写速度能达到多少呢？测试过吗？

发表于 2024-5-13 10:02

gouguoccc 发表于 2024-5-13 08:04
写速度能达到多少呢？测试过吗？

写入速度没有测试。回头测试一下。

发表于 2024-5-13 13:18

还不错的测试，实现的效果很好

发表于 2024-5-13 14:30

这个速度还可以

发表于 2024-5-13 22:56

上位机写入测试代码：

复制

// winusb_demo.cpp : 此文件包含 "main" 函数。程序执行将在此处开始并结束。

//



#include <iostream>

#include <chrono>

#include <format>

#include <thread>



#include "CWinUSBProxy.h"



#define BUF_SIZE            1024



int main()

{

    std::cout << "Hello AT32!\n";



    CWinUSBProxy winUSBDevice("{13EB360B-BC1E-46CB-AC8B-EF3DA47B4062}");



    winUSBDevice.InitWinUsbDevicePath();

    winUSBDevice.OpenWinUsb();

    winUSBDevice.GetUSBDeviceSpeed();

    winUSBDevice.QueryDeviceEndpoints();



    while (true)

    {

        int readCount = 0;

        auto startTime = std::chrono::steady_clock::now();

        /** 进行数据发包统计，发送1MB数据包，统计速率 */

        for (int i = 0; i < 1024; i++)

        {

#if 0

            BOOL status = winUSBDevice.ReadFromBulkEndpoint(BUF_SIZE);

#else

            BOOL status = winUSBDevice.WriteToBulkEndpoint(BUF_SIZE);

#endif

            /** 正确发包计数 */

            if (status)

                readCount++;

        }

        auto entTime = std::chrono::steady_clock::now();



        /** 计算速率 */

        auto dr_s = std::chrono::duration<double, std::milli>(entTime - startTime).count();

        auto  speed = floor(readCount * 1000 / dr_s) ;

        /** 输出统计信息 */

        std::cout << std::format("transter speed:{} KB/S",speed) << std::endl;

        /** 等待1秒 */

        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(1000));

    }

    

    system("pause");

}

MCU代码：

复制

/**

  **************************************************************************

  * [url=home.php?mod=space&uid=288409]@file[/url]     main.c

  * @brief    main program

  **************************************************************************

  *                       Copyright notice & Disclaimer

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  * INCLUDING BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,

  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE, OR NON-INFRINGEMENT.

  *

  **************************************************************************

  */





#include "at32f402_405_board.h"

#include "at32f402_405_clock.h"

#include "usb_conf.h"

#include "usb_core.h"

#include "usbd_int.h"

#include "winusb_class.h"

#include "winusb_desc.h"





/** @addtogroup AT32F405_periph_examples

  * @{

  */



/** @addtogroup 405_USB_device_custom_hid USB_device_custom_hid

  * @{

  */



/* usb global struct define */

otg_core_type otg_core_struct;

#if defined ( __ICCARM__ ) /* iar compiler */

  #pragma data_alignment=4

#endif



#define BUF_SIZE                                                512





uint8_t usb_buffer[BUF_SIZE];



void usb_clock48m_select(usb_clk48_s clk_s);

void usb_gpio_config(void);

void usb_low_power_wakeup_config(void);

void button_exint_init(void);



void init_buffer();



/**

  * @brief  main function.

  * @param  none

  * @retval none

  */

int main(void)

{

        uint16_t data_len;

        uint8_t send_zero_packet = 0;

        

  nvic_priority_group_config(NVIC_PRIORITY_GROUP_4);



  system_clock_config();



  at32_board_init();



    /* usb gpio config */

  usb_gpio_config();



#ifdef USB_LOW_POWER_WAKUP

  crm_periph_clock_enable(CRM_PWC_PERIPH_CLOCK, TRUE);

  button_exint_init();

  usb_low_power_wakeup_config();

#endif



  /* enable otg clock */

  crm_periph_clock_enable(OTG_CLOCK, TRUE);



  /* select usb 48m clcok source */

  usb_clock48m_select(USB_CLK_HEXT);



  /* enable otg irq */

  nvic_irq_enable(OTG_IRQ, 0, 0);

        

        /* Initialization buffer */

        init_buffer();



  /* init usb */

        usbd_init(&otg_core_struct,

                                                USB_HIGH_SPEED_CORE_ID,

                                                USB_ID,

                                                &winusb_class_handler,

                                                &winusb_desc_handler);

                                                

        

                

  while(1)

  {

                if(usbd_connect_state_get(&otg_core_struct.dev) == USB_CONN_STATE_CONFIGURED)

                {

                #if 0

                        usb_winusb_send_data(&otg_core_struct.dev,usb_buffer,BUF_SIZE);

                #else

                        uint32_t count = usb_winusb_get_rxdata(&otg_core_struct.dev,usb_buffer);

                        //printf("count:%d\r\n",count);

                #endif

                }

  }

}

测试结果：

这个写入速度15MB/S，这个速度是在注释掉了usb_winusb_get_rxdata里的内存复制过程，代码如下

复制

/**

  * @brief  usb device class rx data process

  * @param  udev: to the structure of usbd_core_type

  * @param  recv_data: receive buffer

  * @retval receive data len

  */

uint16_t usb_winusb_get_rxdata(void *udev, uint8_t *recv_data)

{

  uint16_t i_index = 0;

  uint16_t tmp_len = 0;

  usbd_core_type *pudev = (usbd_core_type *)udev;

  winusb_struct_type *p_winusb = (winusb_struct_type *)pudev->class_handler->pdata;



  if(p_winusb->g_rx_completed == 0)

  {

    return 0;

  }

  p_winusb->g_rx_completed = 0;

  tmp_len = p_winusb->g_rxlen;

//  for(i_index = 0; i_index < p_winusb->g_rxlen; i_index ++)

//  {

//    recv_data[i_index] = p_winusb->g_rx_buff[i_index];

//  }



  usbd_ept_recv(pudev, USBD_WINUSB_BULK_OUT_EPT, p_winusb->g_rx_buff, p_winusb->maxpacket);



  return tmp_len;

}

开启内存复制，大概速度在8-9MB/S左右。

以上测试结果和官方的测试结果有点出入。总体来说好于官方数据。

发表于 2024-5-14 07:59

做图算应用，MCU的USB带宽确定够吗？

发表于 2024-5-14 11:00

楼主威武，真出了写入的测试

发表于 2024-5-14 12:45

yangxiaor520 发表于 2024-5-14 07:59
做图算应用，MCU的USB带宽确定够吗？

应用领域不一样，256*256的单色图像，USB2.0的速度可以了。

[AT32F405] 【AT-START-F405测评】WinUSB速度测试

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