轉 [經驗] STM32 USB虛擬串列埠（有原始碼）
阿新 • • 發佈：2018-11-07
原文出處:http://bbs.elecfans.com/jishu_467116_1_1.html
串列埠除錯在專案中被使用越來越多，串列埠資源的緊缺也變的尤為突出。很多本本人群，更是深有體會，不準備一個USB轉串列埠工具就沒辦法進行開發。本章節來簡單概述STM32低端晶片上的USB虛擬串列埠的移植。在官方DEMO中已經提供了現成的程式，這裡對修改方法做簡單說明。
官方demo及驅動程式，我存放在百度盤：
http://pan.baidu.com/s/1hq3moE4
首先開啟官方demo我們開始進行移植，第一步複製我們可用的檔案，操作如下：
Projects\Virtual_COM_Port資料夾下，複製紅線部分
1
圖2
我為了方便演示統放在usb/src資料夾下：
圖3
現在複製USB的庫檔案，這些檔案不需要我們修改：
圖4
上圖中的檔案統一放在usb/lib資料夾下：
圖5
好了現在所需要的檔案我們以複製完了。這裡先講一下DEMO程式的主要工作流程：
圖6
由上圖可知，PC通過虛擬串列埠傳送資料到STM32 usb口，STM32再通過usart1傳送資料到PC串列埠。我們做專案時，只用USB虛擬串列埠即可。所以我們現在需要把串列埠傳送部分刪除。把USB做為一個COM口來使用。我們要如何使用這個USB口呢？demo中是把USB傳送資料做了一個快取，先把要傳送的資料存入快取中，然後由USB自動傳送出去。而接收部分是直接通過串列埠透傳。我們在應用時就需要用到兩個FIFO，1是傳送，這個和demo方式是樣；2是接收，接收也做一個快取，我們通過查詢來判斷是否收到新資料。這下大家應該明白為什麼使用兩個FIFO了。 我這裡有寫好的FIFO庫函式可直接使用Queue.c檔案。
現在開始修改：
1，stm32_it.c 更名為usb_it.c刪除無用程式碼，只保留usb中斷函式，和喚醒函式。程式碼如下：
程式碼1
<span style="background-color: white;">/* Includes ------------------------------------------------------------------*/ #include "hw_config.h" #include "usb_lib.h" #include "usb_istr.h" /******************************************************************************* * Function Name : USB_IRQHandler * Description : This function handles USB Low Priority interrupts * requests. * Input : None * Output : None * Return : None *******************************************************************************/ #if defined(STM32L1XX_MD) || defined(STM32L1XX_HD)|| defined(STM32L1XX_MD_PLUS)|| defined (STM32F37X) void USB_LP_IRQHandler(void) #else void USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler(void) #endif { USB_Istr(); } /******************************************************************************* * Function Name : USB_FS_WKUP_IRQHandler * Description : This function handles USB WakeUp interrupt request. * Input : None * Output : None * Return : None *******************************************************************************/ #if defined(STM32L1XX_MD) || defined(STM32L1XX_HD)|| defined(STM32L1XX_MD_PLUS) void USB_FS_WKUP_IRQHandler(void) #else void USBWakeUp_IRQHandler(void) #endif { EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line18); }</span> 複製程式碼
2，修改程式碼hw_config.c刪除無用程式碼，新建立2組，讀FIFO和寫FIFO的函式。後面會用到。
程式碼如下：
程式碼2
<span style="background-color: white;">/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "usb_lib.h"
#include "usb_prop.h"
#include "usb_desc.h"
#include "hw_config.h"
#include "usb_pwr.h"
#include "Queue.h"
/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
ErrorStatus HSEStartUpStatus;
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
#define USB_COM_RX_BUF_SIZE (1024 + 256)
#define USB_COM_TX_BUF_SIZE (1024 + 256)
static QUEUE8_t m_QueueUsbComRx = {0};
static QUEUE8_t m_QueueUsbComTx = {0};
static uint8_t m_UsbComRxBuf[USB_COM_RX_BUF_SIZE] = {0};
static uint8_t m_UsbComTxBuf[USB_COM_TX_BUF_SIZE] = {0};
static void IntToUnicode (uint32_t value , uint8_t *pbuf , uint8_t len);
/* Extern variables ----------------------------------------------------------*/
extern LINE_CODING linecoding;
/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
/* Private functions ---------------------------------------------------------*/
/*******************************************************************************
* Function Name : Set_System
* Description : Configures Main system clocks & power
* Input : None.
* Return : None.
*******************************************************************************/
void Set_System(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
QUEUE_PacketCreate(&m_QueueUsbComRx, m_UsbComRxBuf, sizeof(m_UsbComRxBuf));
QUEUE_PacketCreate(&m_QueueUsbComTx, m_UsbComTxBuf, sizeof(m_UsbComTxBuf));
/* Enable USB_DISCONNECT GPIO clock */
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIO_DISCONNECT, ENABLE);
/* Configure USB pull-up pin */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = USB_DISCONNECT_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_Init(USB_DISCONNECT, &GPIO_InitStructure);
/* Configure the EXTI line 18 connected internally to the USB IP */
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line18);
EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line18;
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising;
EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
}
/*******************************************************************************
* Function Name : Set_USBClock
* Description : Configures USB Clock input (48MHz)
* Input : None.
* Return : None.
*******************************************************************************/
void Set_USBClock(void)
{
/* Select USBCLK source */
RCC_USBCLKConfig(RCC_USBCLKSource_PLLCLK_1Div5);
/* Enable the USB clock */
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USB, ENABLE);
}
/*******************************************************************************
* Function Name : Enter_LowPowerMode
* Description : Power-off system clocks and power while entering suspend mode
* Input : None.
* Return : None.
*******************************************************************************/
void Enter_LowPowerMode(void)
{
/* Set the device state to suspend */
bDeviceState = SUSPENDED;
}
/*******************************************************************************
* Function Name : Leave_LowPowerMode
* Description : Restores system clocks and power while exiting suspend mode
* Input : None.
* Return : None.
*******************************************************************************/
void Leave_LowPowerMode(void)
{
DEVICE_INFO *pInfo = &Device_Info;
/* Set the device state to the correct state */
if (pInfo->Current_Configuration != 0)
{
/* Device configured */
bDeviceState = CONFIGURED;
}
else
{
bDeviceState = ATTACHED;
}
/*Enable SystemCoreClock*/
// SystemInit();
}
/*******************************************************************************
* Function Name : USB_Interrupts_Config
* Description : Configures the USB interrupts
* Input : None.
* Return : None.
*******************************************************************************/
void USB_Interrupts_Config(void)
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USB_LP_CAN1_RX0_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
/* Enable the USB Wake-up interrupt */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USBWakeUp_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
/*******************************************************************************
* Function Name : USB_Cable_Config
* Description : Software Connection/Disconnection of USB Cable
* Input : None.
* Return : Status
*******************************************************************************/
void USB_Cable_Config (FunctionalState NewState)
{
if (NewState == DISABLE)
{
GPIO_ResetBits(USB_DISCONNECT, USB_DISCONNECT_PIN);
}
else
{
GPIO_SetBits(USB_DISCONNECT, USB_DISCONNECT_PIN);
}
}
/*******************************************************************************
* Function Name : void USB_Config(void)
* Description : USB系統初始化
* Input :
* Output :
* Other :
* Date : 2014.11.28
*******************************************************************************/
void USB_Config(void)
{
Set_System();
Set_USBClock();
USB_Interrupts_Config();
USB_Init();
}
/*******************************************************************************
* Function Name : uint32_t USB_RxRead(uint8_t *buffter, uint32_t buffterSize)
* Description : 從USB接收快取中讀資料
* Input :
* Output :
* Other :
* Date : 2014.11.28
*******************************************************************************/
uint32_t USB_RxRead(uint8_t *buffter, uint32_t buffterSize)
{
return QUEUE_PacketOut(&m_QueueUsbComRx, buffter, buffterSize);
}
/*******************************************************************************
* Function Name : uint32_t USB_RxWrite(uint8_t *buffter, uint32_t writeLen)
* Description : 寫資料到USB接收快取中
* Input :
* Output :
* Other :
* Date : 2014.11.28
*******************************************************************************/
uint32_t USB_RxWrite(uint8_t *buffter, uint32_t writeLen)
{
return QUEUE_PacketIn(&m_QueueUsbComRx, buffter, writeLen);
}
/*******************************************************************************
* Function Name : uint32_t USB_TxRead(uint8_t *buffter, uint32_t buffterSize)
* Description : 從USB傳送快取中讀資料
* Input :
* Output :
* Other :
* Date : 2014.11.28
*******************************************************************************/
uint32_t USB_TxRead(uint8_t *buffter, uint32_t buffterSize)
{
return QUEUE_PacketOut(&m_QueueUsbComTx, buffter, buffterSize);;
}
/*******************************************************************************
* Function Name : uint32_t USB_TxWrite(uint8_t *buffter, uint32_t writeLen)
* Description : 寫資料到USB傳送快取中
* Input :
* Output :
* Other :
* Date : 2014.11.28
*******************************************************************************/
uint32_t USB_TxWrite(uint8_t *buffter, uint32_t writeLen)
{
return QUEUE_PacketIn(&m_QueueUsbComTx, buffter, writeLen);
}
/*******************************************************************************
* Function Name : Get_SerialNum.
* Description : Create the serial number string descriptor.
* Input : None.
* Output : None.
* Return : None.
*******************************************************************************/
void Get_SerialNum(void)
{
uint32_t Device_Serial0, Device_Serial1, Device_Serial2;
Device_Serial0 = *(uint32_t*)ID1;
Device_Serial1 = *(uint32_t*)ID2;
Device_Serial2 = *(uint32_t*)ID3;
Device_Serial0 += Device_Serial2;
if (Device_Serial0 != 0)
{
IntToUnicode (Device_Serial0, &Virtual_Com_Port_StringSerial[2] , 8);
IntToUnicode (Device_Serial1, &Virtual_Com_Port_StringSerial[18], 4);
}
}
/*******************************************************************************
* Function Name : HexToChar.
* Description : Convert Hex 32Bits value into char.
* Input : None.
* Output : None.
* Return : None.
*******************************************************************************/
static void IntToUnicode (uint32_t value , uint8_t *pbuf , uint8_t len)
{
uint8_t idx = 0;
for( idx = 0 ; idx < len ; idx ++)
{
if( ((value >> 28)) < 0xA )
{
pbuf[ 2* idx] = (value >> 28) + '0';
}
else
{
pbuf[2* idx] = (value >> 28) + 'A' - 10;
}
value = value << 4;
pbuf[ 2* idx + 1] = 0;
}
}
/************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE****/</span>
複製程式碼這裡要講一下為什麼要遮蔽SystemInit()，因為demo只執行虛擬串列埠功能，在USB未插入的情況下，是進入低功耗狀態，插入時從低功耗狀態退出後會呼叫此函式。當然我們在專案中一般不會這樣，系統是否執行和插USB介面沒有聯絡。所以我在下文中把進入低功耗程式碼遮蔽了，自然也就不用喚醒程式碼了。
圖7
關於USB口使能控制引腳，需要根據開發板的引腳定義來修改巨集定義platform_config.h檔案中，筆者使用的是神舟3號開發板，控制訊號剛好和demo相反，所以修改hw_config.c程式碼如下：
<span style="background-color: white;">/*******************************************************************************
* Function Name : USB_Cable_Config
* Description : Software Connection/Disconnection of USB Cable
* Input : None.
* Return : Status
*******************************************************************************/
void USB_Cable_Config (FunctionalState NewState)
{
if (NewState == DISABLE)
{
GPIO_ResetBits(USB_DISCONNECT, USB_DISCONNECT_PIN);
}
else
{
GPIO_SetBits(USB_DISCONNECT, USB_DISCONNECT_PIN);
}
}</span>
複製程式碼3，現在修改USB 回撥函式中的程式碼usb_endp.c檔案。使用下文程式碼替換：
程式碼4
<span style="background-color: white;">/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "usb_lib.h"
#include "usb_desc.h"
#include "usb_mem.h"
#include "hw_config.h"
#include "usb_istr.h"
#include "usb_pwr.h"
/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* Interval between sending IN packets in frame number (1 frame = 1ms) */
#define VCOMPORT_IN_FRAME_INTERVAL 5
/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
static uint8_t txBuffter[VIRTUAL_COM_PORT_DATA_SIZE] = {0};
static volatile uint8_t txFlg = 0;
static volatile uint32_t FrameCount = 0;
/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
/* Private functions ---------------------------------------------------------*/
/*******************************************************************************
* Function Name : EP1_IN_Callback
* Description :
* Input : None.
* Output : None.
* Return : None.
*******************************************************************************/
void EP1_IN_Callback (void)
{
uint16_t len = 0;
if (1 == txFlg)
{
len = USB_TxRead(txBuffter, sizeof(txBuffter));
if (len > 0)
{
UserToPMABufferCopy(txBuffter, ENDP1_TXADDR, len);
SetEPTxCount(ENDP1, len);
SetEPTxValid(ENDP1);
FrameCount = 0;
}
else
{
txFlg = 0;
}
}
}
/*******************************************************************************
* Function Name : EP3_OUT_Callback
* Description :
* Input : None.
* Output : None.
* Return : None.
*******************************************************************************/
void EP3_OUT_Callback(void)
{
static uint8_t buffter[VIRTUAL_COM_PORT_DATA_SIZE] = {0};
uint16_t USB_Rx_Cnt;
/* Get the received data buffer and update the counter */
USB_Rx_Cnt = USB_SIL_Read(EP3_OUT, buffter);
/* USB data will be immediately processed, this allow next USB traffic being
NAKed till the end of the USART Xfer */
USB_RxWrite(buffter, USB_Rx_Cnt);
/* Enable the receive of data on EP3 */
SetEPRxValid(ENDP3);
}
/*******************************************************************************
* Function Name : SOF_Callback / INTR_SOFINTR_Callback
* Description :
* Input : None.
* Output : None.
* Return : None.
*******************************************************************************/
void SOF_Callback(void)
{
uint16_t len = 0;
if(bDeviceState == CONFIGURED)
{
if (0 == txFlg)
{
if (FrameCount++ == VCOMPORT_IN_FRAME_INTERVAL)
{
/* Reset the frame counter */
FrameCount = 0;
/* Check the data to be sent through IN pipe */
len = USB_TxRead(txBuffter, sizeof(txBuffter));
if (len > 0)
{
UserToPMABufferCopy(txBuffter, ENDP1_TXADDR, len);
SetEPTxCount(ENDP1, len);
SetEPTxValid(ENDP1);
txFlg = 1;
}
}
}
}
}
/************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE****/</span>
複製程式碼這裡講下大概意思，函式EP3_OUT_Callback是在USB口收到資料後，將資料存入FIFO中。
函式SOF_Callback定時查詢使用者是否有要傳送的資料，如果有則進行傳送，在傳送完成後會觸發傳送中斷EP1_IN_Callback函式，如果傳送完畢就不呼叫SetEPTxValid(ENDP1)函式，傳送完成後就不會再觸發EP1_IN_Callback函式。
4，修改usb_pwr.c在前文中說到：不讓系統進入休眠狀態，這裡遮蔽185行 __WFI();
5，修改usb_prop.c遮蔽COM初始化程式碼。137行USART_Config_Default(); 237行USART_Config();
6，修改usb_desc.c 這裡修改需要參考一些USB專業的書籍，推薦全圈圈的書，講的通俗易懂。關於本程式的驅動，筆者在win7下測試可以自動安裝，如果無法自動安裝可使用文章開始的連結中的驅動程式。本檔案如果修改需謹慎，其中pid,vid是製造商ID和產品編號，如果修改了那驅動也要對應修改，官方驅動就無法自動進行安裝了。
到這裡移植就差不多完成了，下面進行測試。由於USB虛擬串列埠不受波特率限制，所以筆者進行過50k/s的壓力測試，執行半小時未丟1個位元組