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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
4 l$ |, |/ s1 m1 t- e  _) G4 g
. x4 E& ^0 w! ]! i1 o: D0 ]+ ^
         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 u1 d  R2 G1 D1 J" x) }' m/ O$ ]* ~
         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。
& O, u2 v" ]" ]- f0 x5 s& A; R* t( Z. t; y
/ }9 [! {  {) F( c

) v( }* [0 _) g% t. X 0、复合设备" D; o, q. E( w6 y" G! M( Y

8 Z/ p' F; E; \2 X% t4 B6 S) A7 E- H" y, n( j8 s0 S& a
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:- i# o# C: G: h
5 e# ~5 Z, N" R( x8 _- I6 h8 e: D. b
2 P0 P! j: v; h1 H0 [3 N8 H* ?
abfdf189-a154-49fc-bd00-ab9c51382987.png # d: I0 D* v9 P4 d" S, E
' X4 X& e9 z  B( V# k
( l7 k8 d: V' b6 x! K
  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4 ]8 V) m3 L% ^% D) U
和使用的接口。
8 j4 g/ a. G; j  V0 B  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。  p. I/ C- N7 {: _

+ z  C- D" X1 y8 G% G( z/ P+ ^6 n* j5 M. C- |1 E
1、USB库修改
, w( R; V. B3 @- ?; y1 d8 |/ S$ {. o) U2 H+ \
9 F% }# A& T8 x- o. [

' N1 a: a+ ~) h" `- @6 i+ f! x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
/ O: O+ a7 n" q) o$ d* Y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。9 ^. _# F3 u8 F0 x" o6 Z& Y7 ^
( f. h3 a9 j- U8 m$ o
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:$ P$ H# o6 ~% }* w0 E# T  X

% L& ~6 u* b  m9 X) c 5ec90026-3c9b-4786-87e0-06cadbef4265.png
' t8 y& t8 e0 l# d' P# s1 ]! B0 f1 q. w& A

% d7 S4 N9 z5 I$ E2 W, g6 ?2 l; f' Xa)增加端点. l5 y& p9 I& H+ ~' r; m1 N7 g
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。3 c$ \$ H, @% o2 J

: f. G$ }1 n5 k2 |0 S2 n 5b8ef82c-10a1-4d37-946b-ae60da254152.png 8 D' O! G$ n$ P' }
8 }, d, x% i  w0 J0 V. k
设置增加的端点的FIFO
: B6 Z$ X" a9 W0 M' g6 C
- j" {3 f" G- n. f0 I& X# @' @) S; e, Y$ d. m. |$ W
0ddf6de2-e026-485b-8070-04514e83e56c.png ! }/ F6 W% l. Y+ C
# ]: E! ~3 J* t, f! [/ U' U1 d3 ^7 Y

% r6 [: t2 c+ V2 D9 rb)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# ~, P  ~! Y& F0 w0 E$ \
; i, M2 ~. T9 i: R
9 b1 ]5 I2 ^/ c
48c4af14-a790-4617-8015-6c8f1131cdd4.png
3 I# g( |* d7 v# s% @$ a* V$ e1 m( W% X0 W3 t7 `) |( o+ Z
6 T, t, H, C1 |# C) ?
c)将设备描述符修改为复合设备模式$ @  W' @- x4 G8 ?8 J

7 b6 w0 I0 c1 I$ Y: f
& T' P# Z. N0 e0 d4 f 98db37ba-b3dc-45be-b228-1590afb41c85.png
& c; @" q9 D3 M! y) \  e, ~' ]8 q$ \

4 e) O5 P' {( m9 E& i* _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
* m  _/ T( ]; u2 U) ]" u( p, B! \2 f* X
TIM图片20170928215619.png
0 z3 Y" D0 ^* d. c2 C; 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)
' h- m4 Z9 z2 f. y因为USB库中使用了maclloc申请内存,要适当调整栈空间。
, @+ K) j, S% @0 r4 J& j4 l; b9 C/ y1 P
2a0963ce-d11f-4a48-aff2-f502028d0e1f.png
4 p7 Z1 I0 O" B: [& t* S7 K; y% T4 X1 S' I) q8 Z+ W$ w
下面是枚举的过程和安装好驱动之后的设备管理器显示:2 ?) `) E; @  q% e( M2 u/ g2 `
! ^6 C' P5 |! P

; u& _1 U/ f, s4 u. A) p( n b1c85265-21c9-4197-9d29-b539741de625.jpg
) \- L3 Y' T- Q5 i4 f9 L 5294a9d3-f04b-4c63-a85f-e3edd6e56495.jpg ) R4 l/ N, G  a  |

8 q: _% {% G* l2 @3 @5 q0 y2 c! R! S- {: z  L4 Q/ C$ Y
ed917e76-1d1c-4323-8bbc-dccf431f929a.png
, |, T! b1 u/ @$ G7 j0 j6 I8 Q, d! J5 w. q8 _, N
4 m8 o. P2 ?# M0 Z
测试代码如下:
; v: A2 l, F! W) ]3 d) g2 |
  1.   while (1)7 P+ d- E; S7 t3 w$ ~
  2.                 {
    ! t" \: Q; m- I" u" _% V% [0 k0 ^, t4 M
  3.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP0\n",23);4 t1 A* k: `: e5 \
  4.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP1);
    5 h  _8 d6 E" H. B( l% _
  5.             HAL_Delay(1000);) s2 `3 @& @" N" K0 K
  6.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP1\n",23);3 Y7 v: ~. I3 i; M, V: n6 ?! ^8 Q
  7.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP3);
    $ l: g8 O% ]1 H) G
  8.             HAL_Delay(1000);      - d2 |4 b8 a* Z* s; w
  9.                 }
复制代码
USB收发测试效果如下
(点开查看大图):
2 s1 V: p2 D8 z+ D test1.gif 5 N" ]! k+ [- y# P( Q
1 e/ W9 ~) l2 U9 N* D% f

: r9 T( g: Q" x& _1 h具体发送方向为:
5 X5 @/ A) Z4 ^
4 Q5 @  X. C7 j6 y( m
, ^. V2 w/ \& N7 E& j1 ~$ ? a5af1022-17e9-4a9d-9f0f-d7efb9f29422.png
' c7 S+ k0 w" E' p/ P
( E: Z2 x" Z) ]; U8 b9 J) M7 |  ~8 |5 l( U  V9 I
2)、3个VCP串口,, m2 l' ^3 r1 f$ b9 a
! j9 Z6 M3 A- h* k
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  a( }; Q2 X- ?# b
) d4 z3 ^% y+ n- Z4 L8 x7 f
d79eea4b-4d3d-42d4-b2ed-3c461a007d97.png ; |$ u, X8 i0 U6 b* f
测试代码如下:. L$ t9 g. f: y" \- v4 X* @5 Z
  1. while (1)4 S$ R, Z& x( K3 @5 d
  2.                 {' h9 }+ G" A7 X, x6 |; V
  3.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP0\n",23);% U- Q! b+ f" t# b0 Z
  4.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP1);- y. J' W/ ?3 N$ V' _. N
  5.             HAL_Delay(1000);' }4 D& T; q  W
  6.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP1\n",23);
    % L% f; G; O" a4 H
  7.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP3);
    + \7 [; }7 U, }  \! ]( R# n
  8.             HAL_Delay(1000);     
    7 w: ]- ~) K7 S; H) e7 B" ]
  9.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP2\n",23);9 A3 s3 }! U! {0 w" M& T8 I
  10.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP5);7 x8 O0 |3 W* b: |/ s/ ~
  11.             HAL_Delay(1000);       : x' Y) J1 D6 |/ k* L0 U8 Q( W
  12.                 }
复制代码
% P; @5 y) W6 p1 R2 L

" @4 O1 `. ^; @/ _* w" S+ m5 [USB收发数据测试如下
(点开查看大图):, c% s! Q* b0 E* W4 L
test6.gif
& x3 F0 f0 i. K. l
% G% R" G6 L9 p* f; G+ N6 W4 R) V 373b1865-5fcd-493b-9972-f02d2b90dd98.png
+ T* |, {& f! F4 \1 [- D
' G3 W# @' l* C# [' M2 、驱动INF文件
" S8 c6 H5 T# i2 s% [9 c8 n
: x4 Z$ @1 U! X6 w 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。" K# W* o' q* s0 O. e0 t
1 G7 y' U' \6 A' `% C- {
测试代码:
4 `, A) I8 G5 ]- o- l3 a: l" g/ I7 ?0 k, ?7 x7 G2 c$ G, y
Two-VCP-HS.rar (1.19 MB, 下载次数: 1897)

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
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kylongmu + 20 很给力!
g921002 + 10 很给力!
wofei1314 + 22 神马都是浮云
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赞 5 收藏 53 评论136 发布时间:2017-9-28 22:30

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136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:
4 Z, g( F. ^: @endpoint_control_address = (UX_DCD_OTG_FS_DIEPCTL0 + (ed -> ux_dcd_otg_ed_index * UX_DCD_OTG_ENDPOINT_SPACE_SIZE));
' u7 \- N7 X$ C1 ?endpoint_size_address = (UX_DCD_OTG_FS_DIEPTSIZ0 + (ed -> ux_dcd_otg_ed_index * UX_DCD_OTG_ENDPOINT_SPACE_SIZE));
6 J0 K* r$ a6 d) L7 h5 Nendpoint_dma_address = (UX_DCD_OTG_FS_DIEPDMA0 + (ed -> ux_dcd_otg_ed_index * UX_DCD_OTG_ENDPOINT_SPACE_SIZE));6 c# ?: F4 p; ~+ r8 k
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
0 C" q7 r+ J, t4 b      /* Prepare Out endpoint to receive next packet */
/ r2 d" q3 v8 N: ?$ g- G      USBD_LL_PrepareReceive(pdev,8 H3 X) w" t! b2 ^
                             CDC_OUT_EP1,3 m1 {; D% x$ n6 h9 p0 V% b
                             hcdc->RxBuffer,# X  F1 G! G; v( X% L, T
                             CDC_DATA_HS_OUT_PACKET_SIZE);
/ U0 e6 o* r; D4 n9 @6 y, j% S1 W: ]0 O; ?1 ^, z3 T
这里怎么处理
creep 回答时间:2018-1-11 16:06:23
MaggiGunner 发表于 2018-1-11 15:358 d, [/ W3 Q9 Q: O) c) _$ L4 F  Q/ E
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, ...
# V: A6 w2 _+ ], B2 \
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& D9 Q' N# f7 m3 M2、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
4 p. X( S2 ]7 ?7 p) d8 e* h! F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 ...
7 y! \9 h$ U( l  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
# N0 H! {8 [  o; _可以先了解下USB复合设备。
5 y3 t6 I2 y! _5 \  t2 `
好的
gujiamao 回答时间:2017-9-29 11:13:41
creep 发表于 2017-9-29 09:52( ]1 G* ^2 P* e% D. J1 E" j) L- n
可以先了解下USB复合设备。
- ^$ {  C' w6 I% P2 b
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~
+ d$ q1 P- O) h' g( k7 k2 `7 i5 y- e. Q6 w* K2 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
+ \* ?& |; L6 F) p) s# m膜拜~4 O, C7 G( c- R' D
0 t+ R# }$ H1 ]3 K& N
谢谢大神分享!!
1 w0 x) B! f- H: d( L' s$ C) [9 v
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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