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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 : k: D% G! n5 D. p( }$ r# Z
1 V% |3 J3 X) j6 f& ]

+ f. E; I& Q/ J& _% }         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。
6 e- P' w' `! e7 `1 y1 S
9 C% b5 P2 u( U3 [+ c7 r: w         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。# |. Y3 ]  W) O. B8 |

& \+ N5 H) m% V4 ?% F0 a$ W2 c4 ^
/ j* W$ Y' M4 I. m: b; K3 ~/ T
+ V, j8 [, L8 d! g6 A, B 0、复合设备
. y+ F* H" X, c% G! Z: N# U2 l: b/ h# ^9 @9 A& @4 t6 x
, Q" e- o8 ~; w4 c6 h* P
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:" h( @5 w8 J$ A; k, }. u" x% b  X

0 ]1 }! Y; F0 c  p! O% }  U0 L2 i/ y; r3 m) B) ]* r9 a) i
abfdf189-a154-49fc-bd00-ab9c51382987.png 8 y* O4 w1 M1 W* o1 l0 I2 O
: u6 b4 W+ v. l: z
8 L/ g. Q/ R( R/ M+ \
  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 B3 C  k' n+ g3 F, X. ?, q
和使用的接口。
# |  [9 J6 Z9 n9 u5 l( Y: m4 ?  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。7 ?: N( Q0 f8 {% v. ]4 T$ Y
# @/ ?3 u8 z6 K7 }1 s9 @( d# ?' K6 y! \
# d: q& {: R  E, C$ ]
1、USB库修改" v8 \/ h( a1 X* |- X7 K: c
3 H3 W3 k  A4 k5 Y/ T6 x
+ F; J9 K  l- v2 G& f$ [
, F! {+ q. b5 H/ T5 l  Q
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-DISCO
; v9 P1 w0 V' @7 E( W4 p  t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。; S5 @* R' _6 E1 S+ k! n# x5 S2 _

* s8 O+ n' d9 J% ?/ c% c+ x- F1)、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:% y# i2 h+ Z: g3 @5 A7 _# n
# u4 u/ u7 i) S
5ec90026-3c9b-4786-87e0-06cadbef4265.png
) V! L- i9 p0 O+ F' D+ N' M2 t9 Z& g5 r) B, {
/ b* A' Y6 x5 ?3 I9 S
a)增加端点
/ w8 \: d! o! o, Y6 a0 o$ r 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。
' H* n$ R& N/ j+ l6 Z6 q# \* @- w( Z  G; _
5b8ef82c-10a1-4d37-946b-ae60da254152.png
0 f' q: S( c) ?, W5 u* f* P3 ?: r4 v$ |0 x
设置增加的端点的FIFO
- {7 b2 |% s' ^9 r  w- O+ ^& O& Y$ }6 M0 {9 E. `0 P
& h0 T8 y  s. r& \/ i: g
0ddf6de2-e026-485b-8070-04514e83e56c.png ) j; g7 I5 X$ ^) M

+ r( p5 o+ {$ Z/ }2 V* n( X
+ r! ^/ \' [6 G+ p4 h# Z* hb)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. F4 F' S$ ]1 X9 b6 ?+ F
7 d9 U* }3 Q" P: @6 E* ?$ P
+ l4 b9 B9 w- w/ @. ], {: O' u
48c4af14-a790-4617-8015-6c8f1131cdd4.png " N* t0 ]% L7 t0 G) n

+ _% H. G* @3 a8 D9 E8 c3 L& I- h- P1 M# Y2 J, H& a8 f4 I. f
c)将设备描述符修改为复合设备模式
5 b3 [0 Z# c( f% r, Q5 u$ f0 v
+ x+ r" ^! ~9 [$ A) X0 g0 t( u3 E# A# j3 k( D, u" \" R
98db37ba-b3dc-45be-b228-1590afb41c85.png % i. K9 j8 T3 i8 E5 \
5 Q3 T2 ]4 A# Y0 v
" ~  G  B/ E5 J/ r3 O* k6 H
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
2 b4 _* M# u/ r5 b) J$ o+ v9 s4 W' V4 j5 R. E5 p
TIM图片20170928215619.png
& y) `! L0 t, u2 ]  m7 R8 _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)
& b, }( o  \! a) V/ {因为USB库中使用了maclloc申请内存,要适当调整栈空间。9 n9 N" u0 t# V; ^" C
4 [0 u* H) r5 r# X" f8 y
2a0963ce-d11f-4a48-aff2-f502028d0e1f.png
( l* a) `' h3 t3 Y) V8 Z! ^
/ U* E# F2 G9 m" L5 Q, s. T( }下面是枚举的过程和安装好驱动之后的设备管理器显示:
- b+ D& C7 {0 l% S
/ G  P" _2 e7 N) O
6 _  X8 g! q1 Z. O( [; s b1c85265-21c9-4197-9d29-b539741de625.jpg
6 A. z6 \0 F  ]! m* p 5294a9d3-f04b-4c63-a85f-e3edd6e56495.jpg
$ e8 S' q& z* x1 c+ x1 [8 @2 P* Y8 v+ \, h+ Y1 R( @
# q+ p. \$ K, ^& q* D- X; Y$ ]( p
ed917e76-1d1c-4323-8bbc-dccf431f929a.png
  b* g* u1 K: t9 @5 X0 V6 R$ R5 E& _1 k5 P) W! b) i
/ s7 m5 c! i2 A6 h8 ]/ m
测试代码如下:% o- e4 R* K$ ~. F* D9 [
  1.   while (1)1 z8 M& l" Q7 R
  2.                 {
    4 c0 }- R7 k3 ]8 a
  3.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP0\n",23);
    ; {" o. Y4 I* D( L& h0 z
  4.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP1);1 i, c& v: S. w" a8 S
  5.             HAL_Delay(1000);6 |7 n% z6 \. S& t! H$ [! O
  6.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP1\n",23);: b6 P7 N1 Y1 ^. E2 I# q
  7.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP3);
    : ^9 v% ]- C5 q& W0 l/ z
  8.             HAL_Delay(1000);      4 S) B1 |" }" h# j3 X
  9.                 }
复制代码
USB收发测试效果如下
(点开查看大图)
8 L! ]; D" m; k, g/ ~) }/ y, X0 K test1.gif
* r! v/ U! u! ~* u5 \, K& _, W1 K! ]4 A/ \9 o$ ~( d

( u% I4 w3 B8 W1 {$ s" n' m, a4 v' S具体发送方向为:1 Z3 f, j7 A* D3 @( A) h& D+ Y

" W4 O# n! F, a2 I$ W  J6 w9 E/ V- b$ x1 e) F4 `8 C
a5af1022-17e9-4a9d-9f0f-d7efb9f29422.png 2 `# Z7 X5 [6 T/ s. O2 U

4 ^: s9 _1 V8 q# J- _; @% g; f/ k% I- N0 ?+ @; I. C8 W8 Z
2)、3个VCP串口,
' r2 |, c- V% C) W% R* k: N/ M  O  x/ l- y  ?3 B
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4 m, w: [( \6 V$ O5 n- _$ }

1 p1 u' C8 Y+ ~( P1 a, f1 f9 }" p d79eea4b-4d3d-42d4-b2ed-3c461a007d97.png
" z$ ]0 r) U2 v8 \  T! M1 o测试代码如下:
8 S  S% c8 w% ~2 _- h0 N
  1. while (1)% A5 n& `* N! }& |
  2.                 {9 a# G6 L4 |: W; T, x
  3.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP0\n",23);9 Y! |, n# G% l0 i1 ]- Q, @2 x
  4.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP1);( |! C; t& [0 y0 A1 b, U3 ^
  5.             HAL_Delay(1000);% \( t& ]# ]8 x" X; {
  6.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP1\n",23);
    " k. A  b3 s3 z  _# }  q- K
  7.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP3);2 `2 S1 F. |3 C+ Y0 M2 S5 K0 Z. s
  8.             HAL_Delay(1000);     , P- |0 c- W; z. {# `: f. a
  9.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP2\n",23);
    3 @7 d  z6 x! @6 w% [3 C" I$ ?
  10.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP5);
    ' n7 W! g0 r* f  m& q: r
  11.             HAL_Delay(1000);       8 r( `, o5 w2 `6 @0 {
  12.                 }
复制代码

. J7 O, X* D7 |) u  P# J8 a2 T, Y3 t; t+ V7 `! o4 S7 Y
USB收发数据测试如下
(点开查看大图)  E$ [: a& F, u" h$ S
test6.gif 6 L0 d# M9 ]$ U9 l6 v5 q  R

7 E8 @' ^2 p0 [: p' G) x; q% N 373b1865-5fcd-493b-9972-f02d2b90dd98.png
& c3 v6 r' E5 X) Y' L, r; }0 Q3 z  s* C+ e6 y$ @1 j
2 、驱动INF文件
  j! n6 ?  |; }8 l6 A
* `. H9 b3 L* y) g( } 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。
; d* V) E+ H& c) o) [+ N
8 M2 u/ d& Y; Y% ?) ]9 p7 Z测试代码:
' l2 y# W, \  @7 h1 E1 M7 |7 X" V( ^( z8 f6 ]% \' Y+ m& t
Two-VCP-HS.rar (1.19 MB, 下载次数: 1833)

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:( \; p. S$ F2 k* s* U
endpoint_control_address = (UX_DCD_OTG_FS_DIEPCTL0 + (ed -> ux_dcd_otg_ed_index * UX_DCD_OTG_ENDPOINT_SPACE_SIZE));
! w0 V4 s9 e7 w. k* Sendpoint_size_address = (UX_DCD_OTG_FS_DIEPTSIZ0 + (ed -> ux_dcd_otg_ed_index * UX_DCD_OTG_ENDPOINT_SPACE_SIZE));
" ^& o1 j4 P0 ?! C  Sendpoint_dma_address = (UX_DCD_OTG_FS_DIEPDMA0 + (ed -> ux_dcd_otg_ed_index * UX_DCD_OTG_ENDPOINT_SPACE_SIZE));2 }- r3 ^  V# S
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
5 O$ z3 }, K6 L) m% D1 w      /* Prepare Out endpoint to receive next packet */7 @9 [' c- e  G! R
      USBD_LL_PrepareReceive(pdev,' J7 e. u+ ?% o% |/ [( @& W
                             CDC_OUT_EP1,# Y6 u1 Q2 @$ {1 V
                             hcdc->RxBuffer,' G. T6 ^% w9 D2 j2 ~) A
                             CDC_DATA_HS_OUT_PACKET_SIZE);. `2 h6 M# Y3 E

( @% g3 c/ I6 z/ f5 g9 V+ F! a这里怎么处理
creep 回答时间:2018-1-11 16:06:23
MaggiGunner 发表于 2018-1-11 15:35* f* l. S7 r% g' D+ v0 t9 ^5 G4 V
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, ...
0 i* C. [5 n/ j
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。
! H( _# H2 j3 y& A2、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. O1 |! S8 F" [! Y) N+ v7 F. C
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 ...

8 Z4 {" z) R' @& ~6 Z, F8 l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
  H" d! L' @: k/ t可以先了解下USB复合设备。

, ~4 P& ?2 k: B; ?0 U' D好的
gujiamao 回答时间:2017-9-29 11:13:41
creep 发表于 2017-9-29 09:52
+ V6 F4 n& s& Z" D, x/ \$ L) [可以先了解下USB复合设备。

) i' q7 H& L' p+ R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~) h- s$ p) V0 ~+ d$ i) }

% E5 o6 `6 g7 G  H7 N6 D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
6 }; |7 J( E5 W7 F7 J膜拜~9 D" a$ ^/ o: `8 @0 |+ a+ E

  {5 ]( x- A0 B; c9 D1 A谢谢大神分享!!

( ^" K4 Y6 \$ B7 D3 `- R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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