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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
6 k" l0 _0 G  x$ i! C5 e2 e9 P+ J7 }2 ?4 |. c; l0 E7 h5 N

. m8 D+ |8 x6 k7 b/ r, }: S; `6 m         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。/ C* O+ ]& ~% f

# c% K# F" V7 k/ 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。
% _2 \8 @9 z8 U& k$ G+ Z4 S  r) f2 s0 |$ B; e/ p7 E0 b
/ @7 N$ e$ ^. r: k7 {1 [
# a, |, S. \6 e: S; N6 {' x
0、复合设备
/ l4 W* U- o, X2 T8 D/ r- W0 X: `* w. T  I) \, m
2 Y# [* s$ }  @6 V
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:
4 q( q. W0 a9 r! Q+ G' z
7 v( L2 L" ]2 }- x$ d8 P# m
2 i8 `: s2 L: I) t. h, { abfdf189-a154-49fc-bd00-ab9c51382987.png
4 Q# E# V& S8 j* k- S" l- V. P5 n; x' l) v

9 `+ b8 I4 {% W  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
, M* j  e7 _+ j! D和使用的接口。 : V. c' H1 v' `- S3 r+ ~; S/ X
  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。
4 E4 N6 J  a: Y% E, r  s5 {1 u% H6 C' W3 N- F& F
1 A+ D& G3 y0 q" G& q
1、USB库修改4 C* }) R( {, {8 ~, A
9 N. E. q7 q& I4 m( v

1 n4 \9 C6 v  B4 f5 z* b# x1 w1 Z, |* |! \6 c+ 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
' x% s* g  A. T  {3 B9 _0 d  i' d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。
- t( y1 g! H6 [  @/ l0 }' \) g6 D- C2 s+ e
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:! C6 i! w" _& \  W# p6 A2 _8 w5 ]% v

* t5 g  k: t8 h1 p: i% d9 e4 E 5ec90026-3c9b-4786-87e0-06cadbef4265.png
0 O- s/ T5 I4 u& F$ N/ w! W. ~# f; T  b
. E$ m( j: t& p" t$ P) T( v0 z
a)增加端点
. ~3 C! X  D  Y9 W+ e* s  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。' T% z' [5 q" v

0 |8 Q8 e$ x, H! ?/ p0 x 5b8ef82c-10a1-4d37-946b-ae60da254152.png
3 `* U! k9 ~! E: Z' Z% K/ a& g8 K' I+ w
设置增加的端点的FIFO+ y& w1 X" a, ?- R& }6 g3 i- `! D# J0 r
" U6 L) O2 P/ C: J3 m. N5 M. _
' U" `5 d% x2 S2 G3 }
0ddf6de2-e026-485b-8070-04514e83e56c.png
  N. h) W) S$ }5 U8 s/ X4 ]  `2 O& a0 G
9 U5 N& ^; i$ W) G/ l1 b3 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4 ~/ b% ^" q' {6 }
) ?4 m0 |5 R1 B6 E2 c7 U$ X6 V; U
7 m/ Y# v* [4 d$ x4 e" B) h
48c4af14-a790-4617-8015-6c8f1131cdd4.png
5 d0 X( y5 }/ |6 q# x) B0 g. Z
$ k& a; |2 F) l7 t( d: U, K7 X6 L* J' p4 R/ d
c)将设备描述符修改为复合设备模式
/ I# J" }' y) H
* c2 B9 B# z' o- P7 J8 N9 J+ N) j" Q; [5 w
98db37ba-b3dc-45be-b228-1590afb41c85.png 9 V# g4 i7 d: H3 E/ X% K
0 N% W9 D! j7 e  m! B+ V

" U, E/ l! E3 w( R2 {+ Y6 U4 W3 b! Vd)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
: b3 v4 i; H& ^3 I# M+ {2 U4 v
TIM图片20170928215619.png
1 G7 ^. f, m3 K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)8 s. h  t( g  W1 Q5 i( R" {
因为USB库中使用了maclloc申请内存,要适当调整栈空间。
, ?' o$ h/ d9 k% N1 z, h  y: y% _" w9 z0 n- R
2a0963ce-d11f-4a48-aff2-f502028d0e1f.png 6 [( g! O% H5 m& {: U

" p/ Y6 e3 `, b- D0 v下面是枚举的过程和安装好驱动之后的设备管理器显示:
+ p  T+ p& C- X. v( v: m% s
2 [+ C4 U/ U6 {% H" {8 A
5 k; ^* ]& x6 C0 f# @, I b1c85265-21c9-4197-9d29-b539741de625.jpg
4 Q, M0 M/ Q7 t5 i 5294a9d3-f04b-4c63-a85f-e3edd6e56495.jpg
) `" K7 Z$ ]1 Z! v6 i- }. c' X

  K) K. [+ Z( d& S( @4 s ed917e76-1d1c-4323-8bbc-dccf431f929a.png . L5 T5 c7 f7 a# ]- S- X, N% [
3 c. v( i# ]: d( r5 h
& h4 R- p# H0 J
测试代码如下:: y6 }; V: ^, R7 {  i
  1.   while (1)
    / f4 V  I+ K* y
  2.                 {
    % P! G. g- ~: u+ d4 {/ P2 P& c
  3.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP0\n",23);
    5 r( E) f) V" W( f8 [1 X; s
  4.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP1);& w) q2 f; r# k, c0 L3 l3 ~3 Q
  5.             HAL_Delay(1000);$ Y! M! c) v* I0 R: w" |1 I
  6.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP1\n",23);
    6 a$ x& ?" r% Z6 J
  7.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP3);5 [" `! z! L: }' J! m1 |
  8.             HAL_Delay(1000);      ! n0 q! \3 m6 @' N. C
  9.                 }
复制代码
USB收发测试效果如下
(点开查看大图)0 x3 Z! q! y7 e8 V; ?3 S  `
test1.gif # F* H* R$ _. D2 O% H  X+ C
8 E: _7 m3 u2 Y* Q6 x8 H4 Q+ Z

1 ~2 s$ P! d' D8 Q具体发送方向为:, n: E6 m8 H2 E% p. {% @% M
9 M/ k+ o6 h5 S8 \1 ~& a

2 y$ D+ H9 `) Z a5af1022-17e9-4a9d-9f0f-d7efb9f29422.png   _% G! y" m4 e5 f0 @1 H

3 m8 P. n. i8 O* p: o, S' N' u% ?+ C- n, c4 H
2)、3个VCP串口," {, J6 `2 V2 D% v  q7 b2 ^
7 I+ I' m2 ?* ^3 l# Y7 P
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
7 X4 R; f9 C' a
5 B' W1 _& J) D& y$ V d79eea4b-4d3d-42d4-b2ed-3c461a007d97.png
- M9 l% L( H- \测试代码如下:
) P/ U8 v/ o. B1 b9 u/ C# o4 j  \
  1. while (1)
    5 {: f# B# K" c" h
  2.                 {4 O5 I, W- B4 Y
  3.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP0\n",23);
    " L- E- v' r% L2 D  H
  4.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP1);
      a7 z- J, z' G8 j2 b
  5.             HAL_Delay(1000);
      ^! \, `; w4 c3 ?: `/ m
  6.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP1\n",23);
    - C( }) Q/ i3 j( z, q
  7.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP3);% X% ~3 V& d& ~
  8.             HAL_Delay(1000);     
    6 q; W0 ~+ b7 u8 T7 m4 ?7 H0 A
  9.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP2\n",23);1 o) A9 A4 B' c! r# b- m
  10.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP5);
    8 J/ n% z1 j' s( p& _# o- l
  11.             HAL_Delay(1000);      
    6 I4 `" o6 \' @0 {
  12.                 }
复制代码

6 ^  D  v. U( }1 h, [$ B0 o3 U; L4 n8 S3 h5 U2 @' E
USB收发数据测试如下
(点开查看大图)6 F# v1 T! t2 [5 S- N
test6.gif + H" r$ Y* X+ `9 }% _$ Z
  }! _; J9 q/ A  Y+ l5 b7 ~
373b1865-5fcd-493b-9972-f02d2b90dd98.png
& R# ^; w: c7 g$ @
/ O2 x! ^9 `+ M/ Z/ n% R2 、驱动INF文件
; V' V$ i' o, Q
. v8 g3 j/ p' u4 Y8 f# y8 L 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。$ q5 y: a- @; j3 h, I
9 P6 a: `9 L! j$ E$ K
测试代码:
7 R' C* |6 @0 B) \  X9 e; q1 l  M$ X6 {2 ^$ M/ H
Two-VCP-HS.rar (1.19 MB, 下载次数: 1848)

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:- v6 p3 i7 {2 \
endpoint_control_address = (UX_DCD_OTG_FS_DIEPCTL0 + (ed -> ux_dcd_otg_ed_index * UX_DCD_OTG_ENDPOINT_SPACE_SIZE));* x% p( U- m$ d$ ?
endpoint_size_address = (UX_DCD_OTG_FS_DIEPTSIZ0 + (ed -> ux_dcd_otg_ed_index * UX_DCD_OTG_ENDPOINT_SPACE_SIZE));. B  O0 S  S6 x' C
endpoint_dma_address = (UX_DCD_OTG_FS_DIEPDMA0 + (ed -> ux_dcd_otg_ed_index * UX_DCD_OTG_ENDPOINT_SPACE_SIZE));5 R& u8 X& E' e+ 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
9 m  d4 N3 Q% r      /* Prepare Out endpoint to receive next packet */
3 R& D+ c: O% Q2 K      USBD_LL_PrepareReceive(pdev,9 F$ C4 G& G3 ~
                             CDC_OUT_EP1,
6 e1 T) r5 j6 t' U% F" l                             hcdc->RxBuffer,
* x3 Q6 j3 e) I. r                             CDC_DATA_HS_OUT_PACKET_SIZE);, n+ G6 \! ]" g! R* Q

4 N+ Q/ }# B' a# r( L0 k2 Y' @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$ h3 m) o5 `& N- s
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, ...
" H) s) H" X& l- L0 A
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 F7 W0 P2 z& X. N. v" G, t
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 09:091 j: K) j0 T1 g( @+ N6 w
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 ...

) Z( z- B2 ?* G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# C' w" {, C/ P8 a! \
可以先了解下USB复合设备。
# h% r1 b$ ?3 J1 v; G) F
好的
gujiamao 回答时间:2017-9-29 11:13:41
creep 发表于 2017-9-29 09:52. [- ]1 ]$ R! c# Q6 T! o
可以先了解下USB复合设备。

8 @0 ]2 n0 a) A" `7 A" X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~1 @+ u. \' w0 N# p0 t* T/ e
$ s, `4 g  c5 F4 Z  N- y6 n2 ]3 g
谢谢大神分享!!
creep 回答时间:2017-10-11 08:50:29
wofei1314 发表于 2017-10-10 22:555 w* o  z' ?/ @6 N" {
膜拜~: b' G! ^& U' q7 p
0 I6 A. B: ~: p
谢谢大神分享!!
9 I/ B; j) b, p0 U. Z% J
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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