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STM32 USB CDC 虚拟多串口  

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creep 发布时间:2017-9-28 22:30
本帖最后由 creep 于 2017-9-28 22:37 编辑 * o" H' a. S* @. ~6 J) [- R

( S. q5 g& |' Z" K/ A" q( K
- A  p) k6 q- s8 |6 K% e         之前一直使用STM32的CDC虚拟串口和上位机进行数据通信,通常只枚举一个串口基本就能满足要求。但是STM32 USB提供了足够的的端点可以在需要的情况下枚举出多个串口供使用,最新跟着论坛大神飞哥  @wofei1314 玩了下多个串口的使用,然后我在STM32F769-DISCO 上测试了下多串口的移植,以便以后使用的时候可以参考。
* ]8 C8 P' q  H4 ~! `3 w/ e. `) u9 x: j( \
         关于USB的使用ST的库文件里面提供很多的例子可以参考,除此之外官方也进行了不少USB的培训,没法参加的小伙伴可以看下培训的文档对USB有个基本的了解,然后找个板子把USB库中例子都跑一遍看下代码应该就会有个基本的了解。
, [' g/ W/ ~- G: \  _; Z5 f0 q6 ?

9 T$ P* Q, S8 U* {% Y6 Q1 ^, e" G$ x4 S: P
0、复合设备4 t- b( ?  d  l& @1 g( V& H
; |# [& }- K# c" }, ?  }
( T- ^7 x! n5 i
CDC 类设备在枚举过程中最主要的信息存储在配置描述符内:1 x2 e: J5 w2 |* x3 C9 x
% M5 y" C; E7 r
$ n% Q, R8 u4 o4 x% _
abfdf189-a154-49fc-bd00-ab9c51382987.png & m3 w5 \/ r) I) O5 N' G/ e0 \
2 E& x! b6 x2 ^8 j9 J1 ]# j
3 K3 U: O, W2 l- X; D5 a' Z
  如上图所示, CDC 类的配置描述符一般包含两个接口 (Interface 0),一个控制接口,另外一个是数据接口 (Interface 1 ), 除此之外,还有一个虚线指向的 IAD(Interface Association Description),这个表示这个是不是可选的, 得根据实际情况来确定其是否真实存在。我们使用的CDC多串口要使用到IAD进行设置,通过IAD可以设置相应的接口枚举的设备类型
1 ~8 J1 ~9 q. d9 T; S和使用的接口。
* T6 a, K7 S9 S4 s9 k8 q  一般来说把多CDC 串口 叫做复合设备,和一个CDC串口相比,USB库要把设备描述符、控制描述符进行修改 ,多串口新增的端点也要进行初始化 接收发送函数也要根据相应的端点进行处理,PC端加载的驱动也要适当修改。
# Q4 }! z  q' _% }8 j3 u
4 s& A* u/ ~3 D# A& _! E$ g4 v" a. }' W. t5 b
1、USB库修改8 k2 d+ V; [( @# F) W, l# r; M

+ R& |- q: m  |5 t+ x( i9 w7 }7 L) p9 y: r7 ~0 }' t6 ~9 k

  f# U2 D  e) g, T, s  a: G不同的芯片型号和不同的USB库配置可能有不少的区别,但是知道了需要修改哪里应该可以根据具体的情况进行操作,下面的移植是在STM32F769-DISCO1 j! E% a, q: a' ?
上由官方的HAL USB 库进行修改。默认是在一个CDC串口可以使用的前提下进行,关于一个CDC的移植可以参考官方代码或者使用Cubemx。; q1 e0 e( B" w7 R# W! X0 r5 b
  [# q; E5 y6 |( J
1)、2个VCP串口移植是在可以枚举出来一个VCP串口的工程上修改的,主要集中在USB CDC模式下的Class中文件及相应的头文件:; V6 N- x  A: [8 z
# Z2 G# T7 p2 i
5ec90026-3c9b-4786-87e0-06cadbef4265.png 0 \/ [0 Q2 j" L7 X0 Z
& V5 r$ n0 n( s; X/ A# x% ~

1 l; D" P( c0 n  _( \a)增加端点; k: }& M+ r# [( r9 ~
一个VCP的时候使用3个非0端点(2个BULK,一个Interrupt),再增加3个非0端点用于枚举另一个VCP。
1 R; {7 h& @' V/ W
5 W4 b$ ^# D7 W1 C8 o1 h 5b8ef82c-10a1-4d37-946b-ae60da254152.png 1 g+ d- [) _8 ?/ `
, S; ~- M/ v2 q
设置增加的端点的FIFO% c! S5 u( L$ C& q
3 I# P0 \3 L+ T4 c+ \7 v3 a  R

7 w6 p( m" s" p/ F4 X: I: ~; Y 0ddf6de2-e026-485b-8070-04514e83e56c.png 8 r2 L9 w  P' v1 b

# C9 m- h4 D2 k' v1 D. W1 Z5 X2 c* O2 E5 F; w( m
b)对增加的端点进行相应的初始化操作,我测试的是STM32F769-DISCO 上面的USB 是高速接口- [0 a" a/ C! x  J3 I9 N
: C  F3 p7 J& E7 ^+ c+ |+ J

7 [6 b. ?& r6 L' A# I0 N 48c4af14-a790-4617-8015-6c8f1131cdd4.png + a( h0 L; Q9 w. {

; c9 {5 i1 S; I* I, Q% F- e  d3 \! H6 P0 Q
c)将设备描述符修改为复合设备模式5 R1 K5 B2 W1 h; @% ]

# ^+ B) R* u- y7 t4 P6 @3 x3 _! ~' H4 G1 U2 l! W( V  b  T
98db37ba-b3dc-45be-b228-1590afb41c85.png 2 M9 g$ h% Q4 L4 t* o
# D' N( ^! p- l/ c; {) u
! w) q6 @. n( A; W0 A
d)配置描述符,注意我使用的高速 USB模式,如果是全速或者其他速度模式选择相应的数组
/ c, k3 }+ q* g6 i. e& m% H6 G' _7 {; Y0 [4 [- p6 w' @
TIM图片20170928215619.png . v( l8 ^0 `% t/ `7 N
此外还需要修改最大的接口数(好像2个VCP设置大于2即可); L; [0 U+ v% I5 I1 o
因为USB库中使用了maclloc申请内存,要适当调整栈空间。' `8 C! [- C$ s

8 ?5 q- C- H' D& m9 [, Z 2a0963ce-d11f-4a48-aff2-f502028d0e1f.png
0 g' K0 M1 k5 f( j, d/ a* Z( i+ L# S+ W0 X
下面是枚举的过程和安装好驱动之后的设备管理器显示:
* Z. R7 z9 R- ~6 ?, u1 @4 i( ?: P( K) y, W/ L
/ q5 W3 w- x4 ~# j* R
b1c85265-21c9-4197-9d29-b539741de625.jpg ) B  W0 F1 P( M5 R  P
5294a9d3-f04b-4c63-a85f-e3edd6e56495.jpg
- ]: t& ^" P1 O- n( \3 i- ]5 b; c6 m4 D! m) W4 U& f
; @0 V4 \7 d; G. {" Z/ X* V
ed917e76-1d1c-4323-8bbc-dccf431f929a.png 2 L) l! b4 Q! m8 E1 Z
- h8 n& k( N6 V1 `6 C' X# x

7 }2 i) e; }$ I# X( y7 W测试代码如下:
8 f* L4 @' n+ z& F5 m9 _; _/ }
  1.   while (1)5 b) S% B3 y5 k
  2.                 {; e. T+ y$ e# X/ V. z/ W
  3.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP0\n",23);
      T3 C' W" p8 E! [, Q
  4.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP1);
    ! K$ e3 P8 O& T+ J
  5.             HAL_Delay(1000);6 s9 K* o* K/ A( c! R$ K
  6.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP1\n",23);
    ( A7 ~3 o# C: t6 ]! p3 M
  7.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP3);
    , |7 P& N+ ~5 k% d
  8.             HAL_Delay(1000);      
    : U) Z' d6 ?7 u2 t
  9.                 }
复制代码
USB收发测试效果如下
(点开查看大图)* J1 _3 E. F0 I$ r, {" K0 Q
test1.gif & `% J  _& C2 ~" ?: G% z

8 Q8 z$ C7 X1 ~2 v: ~) q" j, C5 @/ V( c
具体发送方向为:5 F8 I, [$ j+ p) s
- {3 _: G1 b- ]0 J! b, `

2 |: b1 a( a2 k a5af1022-17e9-4a9d-9f0f-d7efb9f29422.png % X* @2 Z; e' H& |9 l& _
6 t$ Q7 g1 Q* U
/ \6 W3 S( i1 ]# k1 E5 `( Z
2)、3个VCP串口,
' R3 o+ a; R: d3 S1 G7 C# p& q7 J2 @. \( {. k/ i. I: o  e
在上面的代码基础上简单修改之后可以很容易的枚举出来3个串口
' T* F$ G- }# v
8 t+ S2 B% `9 @  C d79eea4b-4d3d-42d4-b2ed-3c461a007d97.png 5 m; m. `, d/ u0 `$ [, g
测试代码如下:
; ?& a8 {" I1 l3 L
  1. while (1)
    ! {* c8 O* J7 z! ?0 m7 Y. f9 U
  2.                 {. P5 ]1 L- o/ Y4 f! j# i
  3.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP0\n",23);4 B6 ~1 D8 `/ A
  4.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP1);  w; q- m3 n# q7 ?6 C
  5.             HAL_Delay(1000);
    7 c' m  S* Y3 P5 z* F& O& j4 O
  6.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP1\n",23);
    & ^% w8 Y5 [: f- O; Q1 h# _4 p
  7.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP3);
    + G5 g: F9 M# @
  8.             HAL_Delay(1000);     4 P- q( |$ P; h2 \9 x8 z9 P8 L
  9.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP2\n",23);
    ' h! l, s0 d9 q: g3 s- ]
  10.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP5);
    . v% t; Q( _( L8 l+ j
  11.             HAL_Delay(1000);       / K0 b# W+ K: F; ~, W# J
  12.                 }
复制代码

. J0 T' }+ e% K; w# f% L( Q9 h
4 ?9 ^+ v5 ?2 H; @& c' gUSB收发数据测试如下
(点开查看大图)
2 l5 r. \& \1 G3 H6 g* q test6.gif . J5 p! A) [5 Q2 |/ X1 H" ^4 {
& ~0 P0 v: B9 r& ]
373b1865-5fcd-493b-9972-f02d2b90dd98.png
4 A& e: j5 f1 b0 ]' ^1 v. u2 X
; H8 g9 T6 y. U6 N- v, q2 ^# T2 、驱动INF文件( S# X0 V5 f% `, E$ W2 w3 i

: N* E  w; ^1 W, d* }) L 复合设备需要修改inf文件并手动加载驱动,此时要注意库文件中VID/PID和驱动里面的值一致。修改过的驱动可能会因为没有数字签名证书在某些系统上无法加载。如果是WIN10系统可以加载兼容驱动也可以正常通信。
+ S: S3 G. _6 B6 t6 x$ F+ t9 F) D: c+ Q1 ^  n
测试代码:
; X8 `! X. K' s" E* [
1 _" U3 v9 @: ?( ^! _* v% J0 m) Q. w Two-VCP-HS.rar (1.19 MB, 下载次数: 1831)

点评

厉害,研究得比较深入  发表于 2018-1-11 14:31

评分

参与人数 5 ST金币 +73 收起 理由
零壹 + 1 赞一个!
kylongmu + 20 很给力!
g921002 + 10 很给力!
wofei1314 + 22 神马都是浮云
zero99 + 20

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5 收藏 52 评论134 发布时间:2017-9-28 22:30

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134个回答
wylew 回答时间:2018-2-6 09:25:22
你好,你写的教程基本都能理解,就是我想问一下,我研究的源码里,它没有分别对某一个端点进行初始化的函数,而是统一用一个函数来初始化:
6 t. ?$ L) m( @6 p  M4 C9 j- aendpoint_control_address = (UX_DCD_OTG_FS_DIEPCTL0 + (ed -> ux_dcd_otg_ed_index * UX_DCD_OTG_ENDPOINT_SPACE_SIZE));; H% f( m8 q9 {7 ?6 l$ d4 H
endpoint_size_address = (UX_DCD_OTG_FS_DIEPTSIZ0 + (ed -> ux_dcd_otg_ed_index * UX_DCD_OTG_ENDPOINT_SPACE_SIZE));
, o5 D! y7 F/ Hendpoint_dma_address = (UX_DCD_OTG_FS_DIEPDMA0 + (ed -> ux_dcd_otg_ed_index * UX_DCD_OTG_ENDPOINT_SPACE_SIZE));
+ @- _* H; t: D0 o+ C就像这样,在一个函数里就设置了端点0和非0端点的所有端点的IN设置,可根据ed -> ux_dcd_otg_ed_index来判断是哪一个端点,所以,相对来说,如果我添加了端点,就是不是不需要再添加我加的端点的初始化函数呢
深圳老刘 回答时间:2019-9-4 01:01:07
还是不行,感觉大神的代码有错
/ f. ?2 B7 c6 [0 p      /* Prepare Out endpoint to receive next packet */
3 q: ^, J9 i7 N( k      USBD_LL_PrepareReceive(pdev,, }% a6 J/ R9 J9 R0 O# J4 u
                             CDC_OUT_EP1,
+ T" e5 [" u7 y& v$ Q% L                             hcdc->RxBuffer,
+ ]6 Q1 ^7 z9 o4 a" ]% |                             CDC_DATA_HS_OUT_PACKET_SIZE);
4 [* \4 c; u' R2 I' y! o
6 D# J" k. P& D( r( W! c. `这里怎么处理
creep 回答时间:2018-1-11 16:06:23
MaggiGunner 发表于 2018-1-11 15:359 Y2 W6 Q4 ^7 W" [1 d( v& Q' ]$ c
现在用CUBEMX生成单VCP发送没有问题。我看网上说VID和PID也很重要,我在您例程里看用的是0x03EB/0x6133, ...
( d0 s& g# u+ S: `: p% W  X
1、 要保证STM32程序里面的用PID VID和驱动文件INF的PID VID保持一致,这里使用和官方的PID VID不一样是为了加载自己写的那个驱动,这样可以修改枚举出来的串口名称。, j  u+ c/ U6 K# ?
2、没有数字证书的问题我也搞不定,这个目前没有办法,WIN7 32位可以强制安装驱动,但是64位或者win10好像只能禁用签名验证才能安装驱动。win10也可以使用系统自动加载的兼容驱动好像也能正常通信。
anny 回答时间:2017-9-29 08:55:31
多谢分享!!!
gujiamao 回答时间:2017-9-29 09:09:50
版主,能不能直观的给我讲下,为何可以虚拟成多个串口,我一直理解成只能虚拟成一个
creep 回答时间:2017-9-29 09:52:37
gujiamao 发表于 2017-9-29 09:09
/ p& v) u0 c" [  E' V2 o版主,能不能直观的给我讲下,为何可以虚拟成多个串口,我一直理解成只能虚拟成一个 ...
# k1 D! y7 [. J, v# E' V6 b6 M3 ~2 Z) ]
可以先了解下USB复合设备。
七哥 回答时间:2017-9-29 10:12:38
这个比较有用,以前没搞明白端点怎么加,枚举描述等跟我之前理解一致。
zero99 回答时间:2017-9-29 10:30:09
膜拜一下大佬  
gujiamao 回答时间:2017-9-29 11:12:51
creep 发表于 2017-9-29 09:52% T* N9 U! Q  j3 `. K2 B
可以先了解下USB复合设备。

2 ?6 D1 v+ s/ b9 b# ~$ E好的
gujiamao 回答时间:2017-9-29 11:13:41
creep 发表于 2017-9-29 09:524 g" y, X$ E3 t. X# G
可以先了解下USB复合设备。

3 E8 e: l* X, j7 n2 [好的 !!!
adlu 回答时间:2017-9-29 11:24:17
厉害!
斜阳 回答时间:2017-9-29 11:45:05
大神之作。mark备用
党国特派员 回答时间:2017-9-29 13:07:29
这个绝对要收藏...
wofei1314 回答时间:2017-10-10 22:55:38
膜拜~
% z' Y6 ~2 b( Z6 U. ?
; C' S4 H9 K. C5 S谢谢大神分享!!
creep 回答时间:2017-10-11 08:50:29
wofei1314 发表于 2017-10-10 22:55: B& Q& q) ]! e. }
膜拜~8 |# m0 g; x7 C' d% A  U

  H. @  a; U; R谢谢大神分享!!

  n  W8 W# z! e感谢飞哥带路!
wofei1314 回答时间:2017-10-13 09:36:15
又看了一遍,好详细!!!
唯有奋斗 回答时间:2017-12-30 08:58:42
您好,请问一下STM32F4能虚拟出几个VCP呢?

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