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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
* B, b, c' q; E% \/ b6 u9 b
( k4 ~* t% G" |. S/ ^+ t$ I
* H* j( m  l  u# j4 Q- ]         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。
! v% ^% ~: C: q! Q9 M/ v8 F  P- K
         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。5 a* O1 B, }  |' Y1 j! R

7 L* M* N0 i- a: y# q& z2 v% }3 K2 v0 F: E/ R' ~! R0 L
5 m6 J; q8 \8 w8 ?# E- l2 C0 ]) z) n0 E
0、复合设备
, M+ g1 ~6 o  Y' g1 S$ E* J: b3 H2 ^) e3 c% A$ |7 ~

2 d4 q7 E4 w" Z; {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:
: U  H  [7 y7 r5 V4 X+ i
9 o: a! d7 o; x2 F3 p" O4 ?1 `2 K
( f6 i0 d( K& `0 f1 K; F abfdf189-a154-49fc-bd00-ab9c51382987.png
. d, ~  W7 k* X
7 D6 L6 T( a& Z8 G: T' B7 H
% w% B7 c' k: m2 L2 g& g  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% r% T7 Y8 |% A0 \8 x$ ?
和使用的接口。 4 r) Y5 A/ v& T& _1 b: r
  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。/ b! Z1 U4 C0 d! w# i

" _2 N+ K; B# d+ r# ?& e0 H$ A7 L: V' w8 n
1、USB库修改5 {1 b* k0 C4 W) H& D: a+ W
# p8 \+ P4 w* v0 G" ]
5 p- D$ Y) n, _) f4 d( j

2 s9 ^, U" a' q/ U9 @  M# y8 ?! K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
6 }( W3 X* n: j8 i5 `  Z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 G: _" v' c5 ~
+ w9 W9 \3 I+ V0 H2 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:# n2 a& E8 R/ ]" e8 T# U

! ^8 o7 ]9 U5 c) B5 G6 m3 O 5ec90026-3c9b-4786-87e0-06cadbef4265.png
; A9 B' N% `$ g4 V% b1 b: t$ i+ V- w  y1 Z( I0 ]4 L1 ^

0 x! I0 _( ~5 u1 Z6 T9 Aa)增加端点
/ Q; k/ ?: Y4 w* _ 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。) ]' s4 d7 |1 f5 v4 I, I( H7 A7 w
2 r" v( v& }" A) F5 r7 t; c
5b8ef82c-10a1-4d37-946b-ae60da254152.png
' o* @5 m. \2 x( M% `7 U. k  v8 c" T
设置增加的端点的FIFO+ B  [/ a3 p% X3 l
$ l7 ?2 g4 o, R. {# b0 Z

; L! R( J' t0 _0 A" V 0ddf6de2-e026-485b-8070-04514e83e56c.png
6 Z, M* i' m2 I# q; @0 Z
* T- K# t! V1 x3 H3 m) Y- m, {! L* ~  V# Z8 n7 Q) f- b) I
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0 @# m* c2 R1 k& C) x; Q, f! V

8 [3 ^8 }& t. ]
2 B/ n" D5 C6 j 48c4af14-a790-4617-8015-6c8f1131cdd4.png
: j9 E9 C6 |  t9 t2 h4 Q0 |/ O
1 K$ i4 ]6 k, ^6 R
' I' K4 _8 Z! w5 _- pc)将设备描述符修改为复合设备模式! A9 t9 i; [# P% D1 P7 f# @# ~" n

' q- ^; S! k* H! E* t0 Y& E1 X' C' t# I3 |& m
98db37ba-b3dc-45be-b228-1590afb41c85.png
' J( U, v; @# J7 Z( S4 f% O9 ^& w" ^0 N

4 g3 u/ ]: v; _1 W5 v6 c4 o) Rd)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! A9 a5 |, U2 U0 _  ?

, {. f, O$ J0 Q* W+ ^6 e- n2 w# k TIM图片20170928215619.png
, R1 a/ b3 }" L* i" M/ e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)3 U8 k7 F! x  h0 R
因为USB库中使用了maclloc申请内存,要适当调整栈空间。
$ ]( m1 d7 B2 L+ {. |. B3 w4 A6 N( X% h' J# ^- L+ D5 S. |1 X% N
2a0963ce-d11f-4a48-aff2-f502028d0e1f.png
, |6 a5 d. S, e' T; o* C7 W4 L- T3 e7 ?- A9 y
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) y, ~/ u" S2 i& b
( E* }  J- a) K1 j1 N

( ~! i- S; x5 ?& V5 H b1c85265-21c9-4197-9d29-b539741de625.jpg
  N7 b) K$ X( T. o1 x' \' {  a* e 5294a9d3-f04b-4c63-a85f-e3edd6e56495.jpg
. K  n4 g$ K( M. a$ k" ~6 b8 e" T2 k
+ q* W  W. W# }4 i
4 N) ^4 M( u/ P) J- Q& o: Z ed917e76-1d1c-4323-8bbc-dccf431f929a.png 8 H6 }/ r* C7 U2 d- z; g( Q

. O1 c2 V, z% i& T4 U8 o0 O! D. X# s, z$ c
测试代码如下:
1 {) p- n2 u  r! m
  1.   while (1)
    ! D0 h) P1 b+ M6 o
  2.                 {+ |) j' l. }- |. ]- g% N4 |8 J
  3.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP0\n",23);3 ^* C. i  W: H/ _& j7 w$ L; N
  4.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP1);& w, L3 B3 f0 u+ D2 n" g9 d  Q: @
  5.             HAL_Delay(1000);
    9 |) N3 m$ r  P7 S" @
  6.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP1\n",23);+ c: a2 b/ v7 N' |
  7.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP3);
    $ H& D/ R1 g' _6 |* G) u) A
  8.             HAL_Delay(1000);      5 j' r/ X7 s  w
  9.                 }
复制代码
USB收发测试效果如下
(点开查看大图):
4 w. Y* Q* h3 T. K0 O) I, e test1.gif # Y. e( {2 P' m- S" O: U

4 G( K' ]9 U8 {6 e' ]) o
$ N0 v& c% ]3 ?具体发送方向为:
* m! n- J9 z5 G8 b
, R8 T) F4 |& }2 P' [. ~3 V7 s" w  K* B+ _% f, W
a5af1022-17e9-4a9d-9f0f-d7efb9f29422.png - G* V+ |; {- \, Q5 a" h9 j- \$ X
! e0 O# |' _' b5 a

0 x* J+ i* L( S- l  P- A: V2)、3个VCP串口,
! j) m' G3 o/ `+ C6 t# e  U, W: W- O: J
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" }) G' Z! V$ B2 _2 d
/ C) z$ o1 w- b# L) h) {5 s
d79eea4b-4d3d-42d4-b2ed-3c461a007d97.png $ c: d, B* b8 K; x: C- N& l
测试代码如下:* o) R, j$ j: H% |, [1 i
  1. while (1)
    1 ]8 h3 @$ q7 u: E5 W1 p4 h6 o
  2.                 {1 R; j2 ~9 i, u( R
  3.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP0\n",23);
    : L% A/ O  z1 R5 X: b# o# X
  4.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP1);5 \# {9 ^  s- Z$ g9 u/ }" O9 d: N4 K, P0 I9 s
  5.             HAL_Delay(1000);
    8 I( V: u% C" k: h- }1 L" ?
  6.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP1\n",23);
    , ]- [/ W' @! w1 A$ K7 {
  7.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP3);- ^4 S1 \! `9 p1 e, U
  8.             HAL_Delay(1000);     + q' R/ ?# o5 u. ]* [7 C/ W
  9.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP2\n",23);; i9 }. L3 N( {1 o" A; n0 X
  10.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP5);
    % j+ s0 }" |! I1 o& v
  11.             HAL_Delay(1000);       9 i% m  l- N6 J7 o' Z! \1 F% `
  12.                 }
复制代码
+ _# N2 U# a+ t2 p/ x! U
8 o: i2 @% ^8 h# y2 ~9 v
USB收发数据测试如下
(点开查看大图):
- Z! p) \2 }" D1 ?& D- P test6.gif 7 B7 Z- r1 v/ N$ b; H

) u9 d2 ~* k; q# x5 K 373b1865-5fcd-493b-9972-f02d2b90dd98.png
  e) L$ l' ~- `( p
& c7 J# _- n7 [2 、驱动INF文件
% J0 \( c- ^  G
8 V. U5 Z) c/ M$ w: n9 g% m( O 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。2 q% h$ E/ {3 _/ z' D

9 [( Z; \. ?8 c+ d7 c8 _测试代码:8 V  O$ h  N: p
" i3 L' l9 `5 Y4 q, k& ^! m
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
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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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:) w  p, C6 m5 D
endpoint_control_address = (UX_DCD_OTG_FS_DIEPCTL0 + (ed -> ux_dcd_otg_ed_index * UX_DCD_OTG_ENDPOINT_SPACE_SIZE));
7 b2 M* a) y) a8 O7 ~4 l* Bendpoint_size_address = (UX_DCD_OTG_FS_DIEPTSIZ0 + (ed -> ux_dcd_otg_ed_index * UX_DCD_OTG_ENDPOINT_SPACE_SIZE));# {0 }* Y$ u: h, D- t9 u
endpoint_dma_address = (UX_DCD_OTG_FS_DIEPDMA0 + (ed -> ux_dcd_otg_ed_index * UX_DCD_OTG_ENDPOINT_SPACE_SIZE));4 W2 f2 ~; w' O$ l; P8 [% o' C
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; E9 S" _. s- W) ^% z
      /* Prepare Out endpoint to receive next packet */7 J5 B: E% n0 t. b2 L/ x! X
      USBD_LL_PrepareReceive(pdev,
! @6 Z" u) k5 s6 `- x2 R# O                             CDC_OUT_EP1,& a; ?6 h9 a; f+ D7 q' h8 R
                             hcdc->RxBuffer,3 N/ Q+ {7 H6 R2 s) ?! O5 u( O  e
                             CDC_DATA_HS_OUT_PACKET_SIZE);8 l: _5 }: R4 U6 `0 i8 _% b9 v7 ?

; ~, }$ r# e4 Q& `8 {  M4 _( I' v- l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 |( ~4 v/ f5 c& @, o# U( N! ]2 F; j9 x( B
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, ...
' b/ d* J* N) }: W5 F$ H
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, D8 v& A" e& A& _. l+ O) |1 @
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
( X1 H5 @4 y/ L& q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 ...
6 L& V, E9 I1 ]* b: ^4 t' 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
  Y: q. h4 K) a. x2 d可以先了解下USB复合设备。

0 t) p0 q3 Y: r' S+ T6 o好的
gujiamao 回答时间:2017-9-29 11:13:41
creep 发表于 2017-9-29 09:52
: x: V! \! t: c% k可以先了解下USB复合设备。

# n. n+ P! w4 p( W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~
( ^7 j+ N$ J( ^) A7 _' L: F
( @/ f8 i. [! [5 l* Y. F# ^谢谢大神分享!!
creep 回答时间:2017-10-11 08:50:29
wofei1314 发表于 2017-10-10 22:559 ]: @8 {) b7 O% g9 a3 ]
膜拜~
! c: W2 N" u- e$ @1 T" r. A- \
5 S$ D  [& H5 i$ o  Q! Z. N9 @谢谢大神分享!!
# V9 M; W: ^! |  B2 {5 K- a
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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