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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 9 \7 i; X" E* r3 u8 @3 h1 x  o
' l) n- K6 {" U
3 A4 d; e- v5 \* l* U
         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。2 T3 @) w, `. p3 F$ v# J6 I9 D

: d* a- \. x7 s5 U         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。& T/ p/ m! [+ k- g: T# B9 h

9 Q: y* y2 n" ]5 t4 g! m
0 @( }# i$ t$ a# P: D- F) s' v* h4 x. N# h8 G. U; c6 Z) a5 G
0、复合设备$ s6 R8 G9 b$ H7 D8 s
8 K; W# y1 d5 B  F  `

8 u& _' x" T8 j  r; J. p0 {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:
+ r1 u* d1 u# v# I, i# v! E; y9 `! s& a3 V& n

7 W5 q+ w8 S% Y1 o$ t+ ?( q, w. M abfdf189-a154-49fc-bd00-ab9c51382987.png 5 N6 u- x; ?5 |" i9 ^* W! P+ N3 i6 F

$ R7 z8 J# a& o) M6 d  }
) X) a5 g9 d# W( ?6 `  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
+ e" V0 q2 f% |和使用的接口。
" i6 O7 Z% ^( @  Q  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。+ i6 G2 f/ s4 G8 a1 g

% ~4 Z! q6 }2 E5 ?8 k1 h  P% [  z) n% R( R# f: r$ T
1、USB库修改
# v8 w1 `/ q3 H6 m9 {; G( }" d/ C$ ]: n+ W2 `
9 v! g. B) F' t7 U# ~, Z9 `
" B6 D3 P/ H) ^7 A' f- u# ?9 E
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
& c+ a' k" _5 `2 D0 b: i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。1 l% E) _  U; }6 e6 L' j
: y# a0 `( C8 x9 R* m: N- P  M
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:7 W$ C) l3 j5 L2 |

  Q- k8 V2 A/ Z1 r: B+ l5 A 5ec90026-3c9b-4786-87e0-06cadbef4265.png
$ p- u: U! y/ \: a8 h3 B. `1 |6 R7 \* M

  F0 L# L% i7 ^) {! C) R  u& ua)增加端点4 a& E% |0 A, J3 H4 I
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。
) ~( W/ T4 @4 m. l8 m9 w5 }1 f! C) k9 d9 K
5b8ef82c-10a1-4d37-946b-ae60da254152.png # S# Z6 C6 N+ ?
9 ~* [5 m/ ?. J, c; m6 y
设置增加的端点的FIFO4 P4 U, r! l( R, m0 Y

1 ?5 x! y" V& E' Z' E' S/ _" J8 c
1 P0 L; H; N; r4 G% ` 0ddf6de2-e026-485b-8070-04514e83e56c.png + l+ b" S! M6 `( |& n

- [9 O1 I( `- N" N9 A
8 t$ A/ x: ?3 x' j, |3 b) u7 d) ~% Wb)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
% ^! Z2 r; D" a, R  _' V7 C; c! ~6 D6 B3 J# Y& \

: W- G! u0 M7 T  @! _( S% | 48c4af14-a790-4617-8015-6c8f1131cdd4.png
/ _6 i6 t6 E" f: j
1 Z* m+ q- o! d$ ?4 ~; {% y& K
c)将设备描述符修改为复合设备模式* V. v( V* [8 E5 o5 u: n5 [
" I1 L8 \9 I$ ^) j4 D7 i
9 y( N2 S, H, R2 w( J  Y
98db37ba-b3dc-45be-b228-1590afb41c85.png % k. U' f2 T) k& [3 D5 B* r; X
8 y& k9 K. ^% d7 s, t' c: `
6 n* m; O/ j2 G
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7 k/ i' B6 T9 [
" P$ w# B$ z) F- @
TIM图片20170928215619.png ; F9 a" \" h: W( z2 c- `& u
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)
2 o- u, V4 d7 ^: @因为USB库中使用了maclloc申请内存,要适当调整栈空间。
& O" M* n9 e/ @' v
6 F* V; T  z$ T" g0 _ 2a0963ce-d11f-4a48-aff2-f502028d0e1f.png
; M, b1 |+ s' X- r1 A; G/ q* |; h# A  f! X4 C$ P# y. 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:
5 a! L; ?1 ^5 l/ P" \8 A/ N
6 ^. ^& z8 ^$ O3 i! T( e; E# v" K! L: X! H3 q! p% R8 _
b1c85265-21c9-4197-9d29-b539741de625.jpg ; `7 v3 V1 L) U0 `2 ^
5294a9d3-f04b-4c63-a85f-e3edd6e56495.jpg ) M& `3 b7 m" Y# x+ y0 {' X
; @8 I. l: {1 v& E
4 x! \$ b, S; _  ~
ed917e76-1d1c-4323-8bbc-dccf431f929a.png : A/ U2 {4 x0 n

! T- D7 z- [4 X9 l& G8 J+ e0 t" d$ _. m6 Z( z5 C+ U6 t) F
测试代码如下:
0 c' i! E8 @3 S# R4 b5 r3 }4 }
  1.   while (1)0 T* Z5 z) r9 }+ H- T
  2.                 {
    4 Q3 m4 P9 @4 Z. W5 O
  3.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP0\n",23);3 E, }+ v8 s8 }" O1 o9 C$ B- E
  4.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP1);' T$ Q3 C" f* t% s
  5.             HAL_Delay(1000);
    6 P/ E! K& X5 ^* y/ Y; g& X
  6.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP1\n",23);6 N$ U7 i5 E+ W9 @- Z8 E/ N
  7.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP3);$ d8 f; [- M( [# @. W4 h; v6 A
  8.             HAL_Delay(1000);      4 \  N( O- x$ D2 o
  9.                 }
复制代码
USB收发测试效果如下
(点开查看大图)7 l% G+ k  k. c! Z* d+ r; }
test1.gif
( c. t* R/ P: u, R' k0 l  @" P
3 X, L3 n, J7 u& _' M6 j; Q; _8 u/ [/ ]: P& _" |7 W; c
具体发送方向为:
; j) U7 q- o0 Q! l4 W
% N4 E1 i- s) z% _+ A. U/ V0 [: y2 e# l8 A1 ]; _
a5af1022-17e9-4a9d-9f0f-d7efb9f29422.png ) b: P$ i5 B; A8 _" @
1 {$ a8 U6 A! Y: B4 ^* Z

% m) N: z$ @- P' O$ U" w9 l2)、3个VCP串口,
; \  F& {; n1 a- q5 E9 V+ x( T% ~4 H, T3 {
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 E3 M7 j- O$ D. r/ z
4 |; p' G* C6 P! O
d79eea4b-4d3d-42d4-b2ed-3c461a007d97.png . ?$ n" Z' D8 r
测试代码如下:: d4 z2 |4 C3 _: }2 L: g
  1. while (1); b: H4 m2 g3 p! [6 d% x7 v
  2.                 {- G4 ~1 P( q+ w2 j9 N9 @
  3.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP0\n",23);2 X% K7 q& t6 j6 N
  4.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP1);& b! B: d9 d5 o+ [7 ~& w9 B
  5.             HAL_Delay(1000);6 ~) Y0 o# `* S7 E; i1 F* D
  6.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP1\n",23);3 o& h; A! C4 U
  7.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP3);) M/ n, P; a  T6 K+ `! A; D
  8.             HAL_Delay(1000);     ( I- W2 r- J- F) i) _; {9 G
  9.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP2\n",23);
    + v9 `7 h7 C. U/ w) m/ u8 P
  10.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP5);
    5 \# p2 p" O; L* f, w' v
  11.             HAL_Delay(1000);      
    2 Z/ _( O9 r  R* v2 t8 t
  12.                 }
复制代码

* o) L6 P, j. U* a# `' U5 `6 H9 X0 ], g; J$ I) D
USB收发数据测试如下
(点开查看大图)
  O0 ^# `1 }9 V6 L0 O, Z. v test6.gif
* ?9 v0 `( y# R( C3 _" i0 U% f) o. L( P
373b1865-5fcd-493b-9972-f02d2b90dd98.png 1 v7 U9 {# |6 j0 ~" m

; x  }* ]' n3 Q& }2 、驱动INF文件  F  B$ j; Z- g! X/ ^
; Y  o( ], _5 u4 R
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。) R0 [9 r- y0 \# l
* p. S& t% m/ s" \- n) B. |+ g+ k
测试代码:1 o5 F* a% H$ B0 w. u
( r5 |, y8 B- g
Two-VCP-HS.rar (1.19 MB, 下载次数: 1832)

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:6 ?- d* n) p" ]0 s
endpoint_control_address = (UX_DCD_OTG_FS_DIEPCTL0 + (ed -> ux_dcd_otg_ed_index * UX_DCD_OTG_ENDPOINT_SPACE_SIZE));
$ K% [- n. A+ aendpoint_size_address = (UX_DCD_OTG_FS_DIEPTSIZ0 + (ed -> ux_dcd_otg_ed_index * UX_DCD_OTG_ENDPOINT_SPACE_SIZE));6 i9 A! o- N. v3 v. t/ C7 F  K( A
endpoint_dma_address = (UX_DCD_OTG_FS_DIEPDMA0 + (ed -> ux_dcd_otg_ed_index * UX_DCD_OTG_ENDPOINT_SPACE_SIZE));
! u, J8 q4 c5 \- I/ M5 ~9 Y: ~3 T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# m; r9 B2 J/ b7 p5 u
      /* Prepare Out endpoint to receive next packet */* N+ `1 P% L. x3 N9 }4 a9 k
      USBD_LL_PrepareReceive(pdev,7 R) m8 E% G5 K! T
                             CDC_OUT_EP1,& \5 B# d  J) c$ d6 ?. z$ u
                             hcdc->RxBuffer,% [$ ]' \& B5 s. J% }: j, @
                             CDC_DATA_HS_OUT_PACKET_SIZE);& f+ K$ I5 z& H* ]8 e. L" l

; w: J, o/ h( f6 a: G8 _, O4 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 15:35% Y; o( S" c+ _; d1 u7 @
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, ...

+ b0 x$ d# ^. @9 K1 _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。0 Y* c6 c2 c$ 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. j+ Z) B4 P6 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 ...

- ~1 y8 X% u1 P9 @/ M9 p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 09:522 |3 m  X6 v! t; C% r
可以先了解下USB复合设备。
& a+ T2 `1 v+ z" \& y9 T/ ?. x
好的
gujiamao 回答时间:2017-9-29 11:13:41
creep 发表于 2017-9-29 09:52* W5 c. O; i9 N& K; r7 f
可以先了解下USB复合设备。
& D2 H" q9 }* j, J) @" m
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% j. B1 E6 m) a2 E' e, A
$ v* `" k8 z8 }
谢谢大神分享!!
creep 回答时间:2017-10-11 08:50:29
wofei1314 发表于 2017-10-10 22:553 [, @. O# e9 \. S( b' Q7 W
膜拜~
# y( u8 C& L0 e' Q2 {
/ G! a) i! z! z$ ~% g0 s谢谢大神分享!!

! n; w$ ~# o- F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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