在进行 USB CDC类开发时, 无法发送64整数倍的数据(续) 1 前言; D' j; w" r% ^7 Y4 P! P1 V" Z 此文延续之前相同文章的话题,是对上篇文章的补充,之所以会有此文,主要是之前发现问题是在STM32F4上,解决方案也是基于CubeF4,但是,当相同问题出现在STM32F0上时,使用之前的代码修改并不能适用,这也就是本文的目的所在。( ]$ Y4 W2 X! k" p& [ 注:需要读懂此文的内容,请先了解上篇文章的内容。 ) d2 w0 q; ~/ u$ F+ `- W2 {: N0 h 2 分析; r( }, l% P$ F: o 2.1 问题的本质原因$ U5 A. d- J3 V' Y% X2 a. y- F 在进行USB CDC类开发时,无法从设备端向主机端发送64整数倍数据,最本质的原因就是,当发送数据长度恰好是Data In端点的最大包长整数倍时,最后一包数据必须是零长度的数据包(ZLP)。这是由于在USB标准中,接收端并不是通过已经接收的数据长度来判断是否接收完成,且发送端也并没有给出将要发送多长的数据,因此,接收端在接收数据前,并不知道将要接收的数据是多少,那么,问题就来了,接收端又是如何判断当前的数据已经全部接收了呢?有两点: # k* ?% R, A- Q/ x. \9 X ●若接收到的数据包长不足最大包长时,则认为当前传输完成。, X/ M8 b3 G; I' @" @- V0 P ●如接收到的数据包长为零时,则认为当前传输完成。 正式由于上述两种判断,当传输的数据刚好是端点的最大包长时,当发送完最后一包(比如64个字节)时,接收端无法判断是否传输结束,进而继续等待下一包数据。这个就是问题本质所在。* d2 L. z3 l2 t' Y: Z/ o2 ? * ]* q5 ~4 b; q- S2.2 之前的解决方案; g# _6 G/ _: `! t % o. K: Q! V* i1 _知道问题原因后,解决的方法也就变得简单了,总的原则就是,在发送完最后一包数据后,判断发送的包长是否为端点最大包长的整数倍,如是,则补发一个零长度的数据包(ZLP)。 现在来看看上篇文章的修改代码:9 t% o' D) U' \ 在usbd_cdc.c文件中: 如上代码,程序使用if(ep->xfer_len >0 &&ep->xfer_len%ep->maxpacket ==0)来判断当前发送包长是否为端点的最大包长整数倍。这个放在CubeF4中是没有问题的,但是,如放在CubeF0中是有问题的: ● CubeF0中是没有类型USB_OTG_EPTypeDef的端点,对应的,只有PCD_EPTypeDef类型的端点。 ● 在CubeF4中ep->xfer_le表示当前的传输长度,而在CubeF0中ep->xfer_le表示的是剩余需要发送的数据长度。+ G" S4 T; {# _) p# ?+ N2 P 因此,此方法并不能很好的兼容CubeF4和F1,究其原因,本质上还是,STM32F4采用的USB IP核为USB_OTG_FS,USB_OTG_HS两种IP核,而STM32F0上采用的是USB IP核(STM32F1也是)。因此,本来IP核就不一样,不兼容完全就是正常现象了。 还有一点,上述代码修改使用了与底层相关的端点类型,这就局限了其适用范围,在切换成另一个USB IP核后就不一定再适用,且USB协议栈是属于中间件件层,原则上与底层要完全抽象分离出来,保持其硬件无关性。这也是我们对中间件代码进行修改的方向,只有这样,才能保证中间件层软件的模块化和通用性。 3 新的解决方法/ M* o; t y% F+ i+ } 下面我们就来做一个通用性的解决方法,虽然不一定是最佳方法,但碰到此类问题时不失为一种值得参考的方法。新的方法避免了使用底层数据,完全保持了原先从底层分离的原则。如下: 如上代码,代码使用了pdev->ep_in[epnum]的数据成员rem_length(剩余数据长度)和total_length(数据总长度)来判断是否需要再发送ZLP。其实不使用rem_length也是可以的。 接下来,我们就需要保证rem_length和total_length的准确性即可。在这里,我们模仿端点0中对应值的设置,原则上只修改到usbd_conf.c和usbd_cdc.c文件,并未修改usb核的三个源码文件(usbd_core.c,usbd_ioreq.c,usbd_ctlreq.c)。从而保证其影响范围控制在USB CDC类的范围内。 Total_length是在usb reset的回调函数中设置: //usbd_conf.c usbd_conf.c是用户文件 如上,在USB复位中断回调函数中实现了对非0端点的其他端点的最大包长赋值,并存储在dev->ep_in[xx]中,注意这里是dev的成员ep_in[xx]中,并不是PCD中的端点中。 Q0 G, v3 a! e% R' a 同样在usbd_conf.c文件中: 如上代码,在USBD_LL_Transmit函数中,实现了对pev->ep_in[xx]端点的发送长度赋值。' W; W- y9 r1 s5 _ - X0 o! E4 x/ D/ K O. Z0 M最后就差rem_length赋值了: 在usbd_cdc.c文件中: 如上,在发送时,dev->ep_in[xx]端点的rem_length剩余长度会初始为发送总长度,在发送完成中断中,rem_length会即使更新,见之前的USBD_CDC_DataIn函数,这样就基本修改完成了。* O! F3 y. r1 s 4 测试验证3 t* J6 M3 _* s# T* S. ]- Y$ o 修改的代码是与底层分离的,因此原则上使用与STM32全系列带USB的MCU,但这里我们只验证了STM32F0与STM32F4,本文给出的示例代码分别对应了STM32F072B-Discovery和STM32F4-Discovery(STM32F407)板,且在device与host端双向无限发送数据的情况还均能稳定,因此测试结果是通过的。# S5 e. i0 x4 f, O4 y0 Q 5 注意事项 ● 发送完成中断是指将所有要发送的数据都发送完后产生的中断,USB 外设并不会自动根据包长情况决定是否发送ZLP;且这个中断一般是用作通知(Notification)的,可以在此回调中执行少数工作,比如状态更新等等,但原则上不要做其他大量繁重工作,避免影响通讯的稳定性能。% w. W: j2 Y, s0 c, a5 r" z ● 而接收中断却不相同,不管有没有达到最大包长,只要接收到一包数据就会产生一次中断,进而回调到USBD_CDC_DataOut回调函数。这个是与Data_In不一样的地方。, g7 b/ b- _% [1 E# m ● 若Host端向Device端发送64个字节,按标准USB,host端也应该发送ZLP,但实际上Host可能并没有发送ZLP,在这种情况下,STM32依然可以正常接收,这是由于不管有没有等到ZLP,MCU端依然会产生接收完成中断,最终回调到DataOut函数中。 z& |" [* @4 W: p, V; A1 n ● 无限从device向Host端发送数据时,需要在Host端打开串口并接收,不然在发送若干条Data_In数据后,Host端会NACK拒绝.这个由于Host端的接收缓存有限,在缓存满了后无法再接收,因此只能NACK拒绝。在打开出口后,缓存中的数据被移走,腾出新的接收空间后才能继续接收数据。 ( O5 q; ~, Y" I |
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