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STM32 USB改双缓冲后,STM32的OUT接收速度到了1MB/S!

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endlesswind 发布时间:2008-9-3 17:45
前天测试自己编写的USB驱动程序时候发现从主机到STM32的OUT传输(主机到设备)速率竟然只有最高33KB/S,实在是晕死了。经过研究后发现是驱动程序中设置的PIPE MaxTransferSize参数的关系,原先设置64只能33KB/S,后参考其他USB设备驱动程序的值,设置成了65535,再测试USB OUT的速度,达到了500KB/S,终于解决了驱动程序的瓶颈。不过算下USB 2.0全速的通讯速率是12Mb/S,排除掉CRC、令牌、SOF等等开销怎么也应该不止最大500KB/S啊。到网上看了看,基本上应该能达到600KB/S~700KB/S以上,我现在的速度应该还有很大的提升才是。 9 @! X0 ^+ t1 r- \3 x0 \' _! A
7 V7 E& C6 B( O* j
看看程序,发现
% _. i$ i6 Z' X$ ?; w" s# b- _void EP3_OUT_Callback(void)//EP3 OUT的回调函数,当EP3接收到数据时候中断调用该函数 . W2 W2 z: p: x" e5 j5 Y
{
- c; c5 o+ u. J2 v1 V' s& P4 wcount_out = GetEPRxCount(ENDP3);//获得接收到的数据长度 , ]* Y* x0 o+ C" z
PMAToUserBufferCopy(buffer_out, ENDP3_RXADDR, count_out);//将数据从USB EP3 RX的缓冲区拷贝到用户指定的数组中
' _6 W& D2 Q* H; v( W3 H/ z8 r3 mSetEPRxValid(ENDP3); //完成拷贝后置有效状态,从而EP3发送ACK主机可以进行下一个数据包的发送 ) f/ I: r* X$ ?. D2 i; q
} 7 [) b" l* g# S0 `
试着将PMAToUserBufferCopy这句注释掉(这样STM32就不处理接收到的数据了)后再测试速度,惊奇地发现速度竟然达到了997KB/S!晚上仔细想了想,数据肯定是要使用的,这个数据拷贝的过程的时间消费总是少不了的;由于通常情况下USB设备BULK数据接收的步骤就是:接收到数据,置NAK->将缓冲区数据拷贝到用户区(用户处理过程)->发ACK通知主机完成了完整的接收可以发送下一个->主机发送下一个,按照以上的步骤USB接收一步步的进行,只要STM32不完成数据处理,状态就一直是NAK,主机就会不停地发送该数据包,浪费了带宽,因此就会导致我上面最大速度500KB/S难以再增加的情况!不甘心啊~~3 g7 `6 J" Z' [+ n0 Q' |
昨天晚上又仔细研究了STM32的技术参考手册的USB章节内容,里面提到BULK可以采用双缓冲机制(PING-PONG)进行处理,正好可以解决上面的情况。双缓冲机制的原理就是分配2块接收缓冲,STM32的用户处理和USB接口可以分别交替占用2个缓冲区,当USB端点接收数据写其中一个缓冲区的时候,用户的应用程序可以同时处理另一个缓冲区,这样缓冲区依次交换占有者,只要用户处理程序在USB端点接收的时间片段内完成处理,就能够完全不影响USB的通讯速度!' B, Q; d" T+ O3 l; X

2 }2 T# i/ {9 T; Y& S程序部分修改 ) G% q2 C  l2 J; Z1 G  i0 P. l( J9 B
一、EP3_OUT的设置修改, 6 n8 S$ t' l* \9 t9 }  A
//ZYP:修改EP3为BULK双缓冲方式-------------------------
, z* Q; b5 w( f' P0 T3 J; |6 @" nSetEPType(ENDP3, EP_BULK);
: c+ J" F. f& Q/ p* x; P/ JSetEPDoubleBuff(ENDP3);
9 [  M0 u0 Z, L# D  dSetEPDblBuffAddr(ENDP3, ENDP3_BUF0Addr, ENDP3_BUF1Addr);
" x- v1 l3 j* j0 ~4 x5 L5 U! _SetEPDblBuffCount(ENDP3, EP_DBUF_OUT, VIRTUAL_COM_PORT_DATA_SIZE);
, D7 {: _& `7 FClearDTOG_RX(ENDP3); * |" i  A* [3 B7 |6 v: h1 h) U
ClearDTOG_TX(ENDP3);
. _% h, P* M' @ToggleDTOG_TX(ENDP3); 3 D+ i7 [' z8 M: X! ^
SetEPRxStatus(ENDP3, EP_RX_VALID);
' j$ g5 }+ ?# {0 G0 Q' g  n2 K) |SetEPTxStatus(ENDP3, EP_TX_DIS); ) p4 C  f" E% M+ X& U
//------------------------------------------------------ 3 ~( A4 C, x3 T! s6 t7 Y# ]9 l# `
- r1 U$ g  W* U! v2 o- u1 B
二、EP3_OUT回调函数的修改 8 P9 `: R* F" X8 ?+ x+ p- M7 c
void EP3_OUT_Callback(void) ) ~* ^, S1 c) x. q  p8 ^; Z
{
6 ?  e- ]3 C. O//ZYP:以下是修改成EP3双缓冲OUT后的处理函数
$ j) k6 k7 t. `( ?if (GetENDPOINT(ENDP3) & EP_DTOG_TX)//先判断本次接收到的数据是放在哪块缓冲区的 * t/ A. m( x, @* X( i( X& w5 u2 z
{   T! I0 r0 u( o; U$ g/ t0 @
FreeUserBuffer(ENDP3, EP_DBUF_OUT); //先释放用户对缓冲区的占有,这样的话USB的下一个接收过程可以立刻进行,同时用户并行进行下面处理   w' Z) [& G! l  c
count_out = GetEPDblBuf0Count(ENDP3);//读取接收到的字节数
/ w5 ^" P  o  aPMAToUserBufferCopy(buffer_out, ENDP3_BUF0Addr, count_out);
9 x; X( T, X5 T# n( `}
9 {. E$ V( m+ A3 Yelse
5 l" {. J3 I2 Q. R; o+ U; l{
. N5 g- s( V) x5 ]7 x% K6 v6 iFreeUserBuffer(ENDP3, EP_DBUF_OUT); 8 A' _% q$ V( V  a! L' h8 \8 L
count_out = GetEPDblBuf1Count(ENDP3); 3 d& c4 A' A7 F
PMAToUserBufferCopy(buffer_out, ENDP3_BUF1Addr, count_out);
, g. K5 N) z$ R) u5 X7 f  H  G} * V- o; f' ~% m0 N* h) `1 X; X" i
} ; o5 x' S2 x2 b9 S

& |2 G4 e' V1 l$ E" N% J经过上面的修改,终于解决了STM32在处理接收数据时导致主机等待的情况,用BUS HOUND软件测试了下 / Z2 v$ N$ V: B, |& N
哈哈,这下终于爽了。 , e- r: t! L% X- e' {8 G, l
PS:上面的FreeUserBuffer(ENDP3, EP_DBUF_OUT); 这句话的上下位置是关键,如果放到函数的后面,则仍旧会有主机等待STM32处理数据的情况,速度仍然是500KB/S!
* u8 o( X& x% H' Y0 y$ _3 n  }4 i- J把这句话放在拷贝函数的前面的话就真正把双缓冲PING-PONG机制用起来了。大致算了下PMAToUserBufferCopy(buffer_out, ENDP3_BUF1Addr, count_out);这句话当count_out为最大值64的时候STM32执行需要302个周期,72MHZ情况下约4.2微秒执行时间,而USB传输按照12Mb/s的线速度传输64字节的数据至少也得40微秒,因此只要PMAToUserBufferCopy的时间不超过40微秒,就不会导致缓冲区竞争的情况。
/ \# R: v0 X+ c: T) x4 g( y
! `5 L1 V5 P4 W( b1 {+ ?' H出处:alien2006
收藏 2 评论7 发布时间:2008-9-3 17:45

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7个回答
oktigerxia 回答时间:2009-9-23 17:22:06

RE:STM32 USB改双缓冲后,STM32的OUT接收速度到了1MB/S!

你好!最近我也在调试USB速度,很慢,我用的是ST的例程,#define BULK_MAX_PACKET_SIZE  0x00000040 ,我试着把0x00000040改成0X0000FFFF,程序显示空间溢出,改成0X000000FF,usb也没法读写SD卡。奇怪的很,希望指点。而其例程中无EP3_OUT_Callback(void)//EP3 OUT函数的定义,#define  EP3_OUT_Callback  NOP_Process;void NOP_Process(void)
6 w( A4 F- n6 z7 t4 p{, e+ `* h9 R  P: L. T4 A- l
}
chenhui8888ren 回答时间:2009-11-7 09:47:57

RE:STM32 USB改双缓冲后,STM32的OUT接收速度到了1MB/S!

学习中
啊抠 回答时间:2011-1-7 17:33:28

回复:STM32 USB改双缓冲后,STM32的OUT接收速度到了1MB/S!

不可能到65535吧,楼主的例程是怎样的可否一观~~
aiherong 回答时间:2019-12-16 23:11:28
检测电压时就决定了USB高低速模式,DM与DP( u" S" [4 ~4 q8 x% U1 g
能否再快一些?
慎微 回答时间:2019-12-17 08:48:07
感恩啊,值得参考
zhaoyunme0 回答时间:2020-1-4 14:35:48
值得参考
qindaotang 回答时间:2021-2-17 16:40:34
源代码可以分享一下吗?0 `& n, U* Y$ m; _5 |9 s2 I

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