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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
1 x' V1 l" w8 q0 m8 b! Z) m# X, f1 ]% S" B2 m* h  m$ V

: r% B: b! f, r7 {# [, 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。
) `3 a0 C; E* E6 G4 ?5 D% `, \# G2 n6 s0 p* \* v' K8 B1 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。8 ^  l9 G! u; ]/ a* t

" u6 p3 `7 G5 N  e. J5 A8 T  o, k' F* F6 }5 N# \# @
% @. C# [2 b, k$ O! K
0、复合设备/ ?5 m, q. l1 O- A9 d/ h
" Y0 ^" O' w9 d: S
% Z. `# j4 o' }! u: y- x/ o
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- v8 ]- Z
6 _  X* C1 j% U+ ~- ~' Y! W7 n
& _" C' A0 m4 v1 m# r abfdf189-a154-49fc-bd00-ab9c51382987.png 2 J2 t' |0 w5 \( b+ k
7 d7 Y0 |* K( f9 e& I3 W
# H+ k6 a4 M4 ^) P  N# S
  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
3 g4 Z, j: t7 e& U和使用的接口。 + v% ?* \* c# g0 L) Y* C0 |
  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。6 W, }+ s& N! G7 Q0 a5 v

; N3 D4 a" Y$ l) x2 e' N4 v8 O8 q! Z9 Z5 Z# k3 `+ W% Z. g/ F
1、USB库修改
# T8 k# z2 r$ H) F9 x" p$ U( G+ h3 e* g

" d  ?# b* G3 V
9 a* Z' r9 _' w  l) B, p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
) X3 K. h3 L7 q5 k# Q3 @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。( J: `( O6 `* ^5 z9 @3 P3 t! B
7 m- f0 {4 f6 R' I
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:& L& ~  s" x- N) Z5 _* \4 n
% Y. I/ G& C! _3 [! a6 s
5ec90026-3c9b-4786-87e0-06cadbef4265.png 4 E: c: r( k4 Z3 T
! g/ G2 u: q/ g: a9 {; K

5 f. {7 L9 l  P7 q9 g( wa)增加端点; v8 |( E0 L4 m' Y" v; W4 A
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。% O" N; Z  U/ H9 P% [  K1 P2 N

; R) B( L; g: U* c/ d( t( n4 g 5b8ef82c-10a1-4d37-946b-ae60da254152.png ' l) ^! t% x7 E; S2 a  u
3 ^5 K* `, k' X2 y
设置增加的端点的FIFO
" k! M- W- C6 \+ b1 c/ r+ J- R- M% v( a7 {! `2 W
1 h" G5 P3 ^5 e( X9 S4 h
0ddf6de2-e026-485b-8070-04514e83e56c.png 3 S- n+ v2 _# H5 [! p( M

+ [  j, T6 x) B; d0 {1 B1 A- V- o7 p) Y6 ?' t7 p* v! _
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1 L; e  m% N9 g4 T. d

3 x: {1 K; s$ G: q7 U% U' \9 r# ~- N0 W
48c4af14-a790-4617-8015-6c8f1131cdd4.png
$ q& V( d: v! b( f* s" K; h! S7 ]- g, V5 L9 G6 I9 Z+ b+ B
- ^0 W; H5 g, E, g
c)将设备描述符修改为复合设备模式# N3 {- O: U6 h* r

7 r2 [0 F; _! b; }) h  q( q* n- j* O7 W1 ?' F  H
98db37ba-b3dc-45be-b228-1590afb41c85.png - T+ L* W4 y, x' B
5 v: J# r: e! `/ C

+ K* V( ?$ C+ x5 qd)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
) |. G3 i2 ^9 V% Y( M* Y2 V1 L1 F; c8 f! Q# {6 |$ S
TIM图片20170928215619.png
# r* `1 {5 ?& p. x/ m# u% O' }* u( d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): f' S0 q9 a1 f( o* p4 j  j
因为USB库中使用了maclloc申请内存,要适当调整栈空间。  _7 l- O+ ~3 c) l  \

, V* Y  J( f2 {4 k: q( ~7 a 2a0963ce-d11f-4a48-aff2-f502028d0e1f.png
  T1 O: l3 k% o& L7 j; S! W
, _. ?% r- @. o3 o下面是枚举的过程和安装好驱动之后的设备管理器显示:
! q! u4 }9 Q. D" m; }& @
- d' A' Y* Y% W  R+ ]( u& r& h5 s/ Y* E$ Z* W* B' X/ @7 R
b1c85265-21c9-4197-9d29-b539741de625.jpg
/ |4 C  ]  D7 B4 y3 ? 5294a9d3-f04b-4c63-a85f-e3edd6e56495.jpg
6 i% O* D! f5 `" T% }/ f5 u5 \  y8 U  f# U. m

; @1 p( Q( }6 l% E0 k ed917e76-1d1c-4323-8bbc-dccf431f929a.png
  o5 g( h1 }) }$ n, I$ R% l- T- R
& r0 U9 ]- `0 x3 z+ f
测试代码如下:1 [2 Y$ m0 i1 p6 i% r
  1.   while (1)" S# ]$ F5 i2 d; o
  2.                 {( H6 i' L% I. B- i1 C  r9 [  ~. ^
  3.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP0\n",23);
    6 |) z) {! f. i
  4.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP1);
    + u6 n, b/ v) }. D
  5.             HAL_Delay(1000);
    0 r+ A' ^  h8 s9 U6 X6 Q. C
  6.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP1\n",23);
    0 u! P! N) I% ]/ L% U2 X( S- Q
  7.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP3);1 ]) W* H" G" y
  8.             HAL_Delay(1000);      , T! V) W) C7 Y2 ?. I
  9.                 }
复制代码
USB收发测试效果如下
(点开查看大图)8 x+ ?* }& v3 k: b. ]$ O
test1.gif
) T. M" z8 m" O( ~9 p/ ^( Y' O6 l! K+ g) D, c
7 i9 S! Y% ^5 W, W
具体发送方向为:
& \5 f  V( c3 Q' R
* X- }" D/ R$ ]  D9 E% l& _# b( s
2 D5 ^" S: G3 Q2 H: z( S a5af1022-17e9-4a9d-9f0f-d7efb9f29422.png
% {) a- q4 p; s; O) ~( t$ k) v2 V: {3 _: u) K/ f' k$ W7 a# C

, k5 q2 n* g* V- B. I1 Y2)、3个VCP串口,; f  |: e5 r% }) }# Q4 W

! ], l& ~; k2 @, |4 y2 E3 o3 v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
, Z4 S3 Z/ ^% p  y, g- P
6 N! @0 l, Q; z1 E  Y9 I9 ^9 l d79eea4b-4d3d-42d4-b2ed-3c461a007d97.png
- t4 q6 ~/ k* i1 F测试代码如下:  w& J" `, l' E) X; b0 w
  1. while (1)
    , R7 {& y9 W1 P, ]/ I# _
  2.                 {% _- m& F& ]7 Q- v: {( c9 j8 K
  3.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP0\n",23);9 _5 h) C* C! I+ Q
  4.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP1);/ e6 Y. Y  m! N
  5.             HAL_Delay(1000);
    ) l. B$ y: v9 u2 A- b" j
  6.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP1\n",23);
    2 ^& M( ~: m) ]
  7.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP3);
    + K# d6 X; _$ }8 F$ D; Z1 q5 q6 y
  8.             HAL_Delay(1000);     ; V# u  ~' ]% `( U1 a9 \+ q
  9.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP2\n",23);
    / z; t3 r2 I( {( |- Y! w2 r
  10.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP5);
    : \) u2 C/ O' I+ Q: J3 P) h' B
  11.             HAL_Delay(1000);       ! S0 M  J  U4 g3 T9 z! Y
  12.                 }
复制代码

" A4 h3 o) @4 m2 i+ I/ ?
% w0 Y9 Y0 q: p0 OUSB收发数据测试如下
(点开查看大图)8 i; r  M, \+ v" B
test6.gif ; K6 b# K7 j% V3 P- N

( l7 P* v/ Q: r( j2 |* ~, v 373b1865-5fcd-493b-9972-f02d2b90dd98.png $ d3 D3 _7 I, x

' ~9 y0 ]* E9 i# p& j2 、驱动INF文件
! }# p$ `( v, R  ^, k
  _' o, N  {( Y" S5 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。5 N0 M' p4 w4 d8 ]
: Z- ?2 p3 d5 l) o7 O
测试代码:
( b; {4 V, b  c! h$ V; I$ n5 V6 P8 k* C7 N6 v1 p
Two-VCP-HS.rar (1.19 MB, 下载次数: 1843)

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 53 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:/ Y! a) ~4 U2 ?# Q7 E% Y
endpoint_control_address = (UX_DCD_OTG_FS_DIEPCTL0 + (ed -> ux_dcd_otg_ed_index * UX_DCD_OTG_ENDPOINT_SPACE_SIZE));3 |, ^1 }+ ~: }! F; K6 `- |
endpoint_size_address = (UX_DCD_OTG_FS_DIEPTSIZ0 + (ed -> ux_dcd_otg_ed_index * UX_DCD_OTG_ENDPOINT_SPACE_SIZE));
0 p% _3 ~( |, a7 X7 ?2 Wendpoint_dma_address = (UX_DCD_OTG_FS_DIEPDMA0 + (ed -> ux_dcd_otg_ed_index * UX_DCD_OTG_ENDPOINT_SPACE_SIZE));- K6 K+ I4 o* J. [
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
' i' q/ j( z8 C) Y. k( G      /* Prepare Out endpoint to receive next packet *// i- f$ r. B2 |2 H2 V9 m8 u  u
      USBD_LL_PrepareReceive(pdev,
6 a+ f# w8 H* w; A  c                             CDC_OUT_EP1,
- Z+ A: S9 Z: d6 j5 L6 F                             hcdc->RxBuffer,9 N# D8 q; \) ~9 \: e
                             CDC_DATA_HS_OUT_PACKET_SIZE);
" S% G# m  p5 U
7 W% x# |' B3 r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
6 G7 e9 V! k$ D9 t  U; d  ?' `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, ...

* j  x, x( s7 e7 `" Q* i. L' ^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。6 B4 j1 C  `4 y5 x" m$ M
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
) ]+ i% V! b( m/ S$ Q9 I( L5 A9 }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 ...

% K; X, X# }" p2 ]1 T/ f3 d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
, K" g+ W+ W! l% N3 B可以先了解下USB复合设备。

  M* N, L' Y9 {! H  e+ v" V好的
gujiamao 回答时间:2017-9-29 11:13:41
creep 发表于 2017-9-29 09:52! K  |" G) _3 p4 |9 f! f
可以先了解下USB复合设备。

( Q. N/ C! E7 m! V; h5 a5 H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~: T( m/ `& W. c
4 T/ W, s% A$ [: K5 ^* K; n: a
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$ t3 {3 h! ]- `  o9 F
膜拜~
7 c$ Q- R( B* E) G  M  @" e3 T$ K% I5 L5 c0 _- j, h
谢谢大神分享!!
% g2 ^+ q  [; p: j4 ~, 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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