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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
- E0 f8 T# i4 b0 _$ d% {) t% ~
5 L/ I  L9 o% c' _2 _7 a0 g* B
2 h# S; I" k  W) z& I0 z, |         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。  M+ V7 v# v+ J# u* `, Z9 S% g- a6 k0 l

/ o' L7 N! p, s& ^6 k$ ^* a( 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。" r6 U: k/ v$ g4 N/ f  b* L

$ o, B6 Z; P" d% L: k
( J  \3 t; e" Q( o' _  v" A2 L: W) c2 K5 E4 R3 _! O
0、复合设备
8 p" W8 m$ V& }  b. b/ W' G7 L
/ _: ^+ N9 u' m2 z* r
! X- f* ?, t9 ^* eCDC 类设备在枚举过程中最主要的信息存储在配置描述符内:) |. d/ u7 }; l3 f

8 v& J7 L) s  A1 L* y+ S* o& s1 O- u! s# c+ d* |
abfdf189-a154-49fc-bd00-ab9c51382987.png
$ F7 M- a. J6 y7 [# [
2 s  |% [6 n! R# \% _0 ~4 |
4 d% ]' v0 O3 a2 z7 a' U/ U9 ^  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
& L  L( {" o; W+ P+ E2 d和使用的接口。
) p6 V6 J! X5 w! n5 U6 j6 V  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。% U* W9 [9 t/ {# Y
$ F) Q4 F& v+ l0 V% z) z8 D) }
" P7 C' p+ Q5 w
1、USB库修改
6 s# f0 |' t, y" C
8 F8 ?! E4 C* l$ B7 V# Y) a( ?% P2 [1 h& {

0 z9 C) w' w0 t1 x1 Q7 y5 }+ ~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- |% D) c4 K4 m8 J
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。3 I( Q: K! m$ t' X, ]
2 l- g3 t) I8 ^2 g* _& Q9 E3 d+ a
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:( h, |/ P: ^6 |
& g  S) {8 A* Z/ q8 ^7 b" ]3 |) J& }; ~
5ec90026-3c9b-4786-87e0-06cadbef4265.png
( c* a5 `# _9 L7 |# @
# [! K* `" }; _& ^
7 k, n' U6 k  o2 v' h$ H  {a)增加端点
  Y% H. s: b* l* [- Z" ~ 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。
0 i6 s! z4 d+ G% v& c* s
- ?: @: N& v- ^5 n3 f8 h 5b8ef82c-10a1-4d37-946b-ae60da254152.png
% ?$ ^8 o: x/ n( n# `3 {
9 F3 j% D5 [- ~$ [设置增加的端点的FIFO
; a3 l" h! g* s4 F3 J! A5 c9 s3 V- X
; r! ~( ?- `/ T/ @* W
0ddf6de2-e026-485b-8070-04514e83e56c.png - |4 w+ e+ E( M$ U8 M; o8 i: @
$ y( S9 W& s& ?
5 ^; R. f3 ?  |/ ~
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& K4 U/ V% a& _' P1 U0 \4 y, B
2 a' j+ X; V/ g0 h
9 b( L2 [( U* q/ g. Y* D
48c4af14-a790-4617-8015-6c8f1131cdd4.png ! u% X+ W, l& H0 u% b( S

- A$ e- c' m$ B1 s
9 h6 h; o0 i' P# D9 V  Jc)将设备描述符修改为复合设备模式
1 ^' m( y7 q3 s0 q) v
" Z% U4 ]% F) g# }+ u6 W$ _  G9 [/ b/ F' Y
98db37ba-b3dc-45be-b228-1590afb41c85.png
  E( H4 z( p0 |) l+ X2 t# Q0 C0 P2 I  w( i. b7 h

$ }$ c9 h! S& Y. r: F0 v5 dd)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
* f2 m+ x2 I1 R* N! h+ q
% I. h& C; n* Y4 S* i) S% | TIM图片20170928215619.png # p7 J7 t$ }5 u4 h. i: ]  w
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)! Y& @! {1 w6 Q0 t2 V
因为USB库中使用了maclloc申请内存,要适当调整栈空间。
2 Y$ k4 P7 C2 }7 H' B2 D
, B0 J5 \! L3 p" l/ K) d 2a0963ce-d11f-4a48-aff2-f502028d0e1f.png $ C3 U& G% m# |) @( O  q8 W6 T. B8 T
' e0 d6 e0 a4 V0 l2 @1 z; H
下面是枚举的过程和安装好驱动之后的设备管理器显示:4 A: I( J! p/ Q# z

  S' F" m8 f- c% c7 K
; X: t# e, @+ M) }( c- C/ m b1c85265-21c9-4197-9d29-b539741de625.jpg
* x" k2 g# D8 P5 l1 F6 d9 W 5294a9d3-f04b-4c63-a85f-e3edd6e56495.jpg ; c; q/ ]+ ^# W7 j7 [

9 y+ @; O8 n; e/ G3 b
+ q! c7 w' J* [* M ed917e76-1d1c-4323-8bbc-dccf431f929a.png ; d  L6 \4 y- P  v' u) ?0 _

) Y, ?& k7 r6 x( k! P8 [
( G; d1 _" n" `5 K% l3 Q测试代码如下:
" ]9 N3 g& {1 h9 v! D
  1.   while (1)0 }" n8 Y" Q  o& x
  2.                 {
    / C. Z+ |) F- E, I
  3.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP0\n",23);: w& M9 z$ x+ i9 o5 P+ N+ ?
  4.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP1);
    * A9 R  ]. g- H. k/ @/ A+ ?# D
  5.             HAL_Delay(1000);
    1 Q6 z% V6 T+ ]
  6.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP1\n",23);
    ( [  ?0 I8 Q6 c
  7.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP3);2 q: S, }3 O& c$ N
  8.             HAL_Delay(1000);      # F- m5 {7 C* s  N$ u
  9.                 }
复制代码
USB收发测试效果如下
(点开查看大图)5 j1 d( W" w0 d" v
test1.gif 4 _! V7 q/ Z) H4 V- H9 R. }0 a
4 p- a" ^& ^9 L: r0 W3 `  |$ s
' E/ e. o+ [& M5 q3 a9 `& l) z
具体发送方向为:
3 Z2 K; ^/ I2 M# |1 P! f
3 j7 G/ W; J- a% r
' t0 l$ y* ]- n# U a5af1022-17e9-4a9d-9f0f-d7efb9f29422.png
' ^# k3 Y: r! D+ p. `; D% D/ f1 ]& |5 F$ r

8 y* \  I4 x- W' h: N2)、3个VCP串口,% A# p8 V2 P% d8 M, z# O/ K* |

- }! F1 r- V/ f" p9 K0 L: S% ]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
0 _- v& d1 p( u  v! i
( L. C- I* b- x d79eea4b-4d3d-42d4-b2ed-3c461a007d97.png
: C2 j; E7 b+ q) N% K9 g, v测试代码如下:
. F0 Y7 C+ E4 _9 U/ H- f
  1. while (1)/ @$ S6 z. m) Q: Z1 O7 S- n4 O$ V
  2.                 {
    % Y9 d( E  B( R
  3.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP0\n",23);+ C1 \$ [8 C, I6 T* Z
  4.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP1);: N  i) I( \0 |0 ^
  5.             HAL_Delay(1000);
    " d; F' C3 h% I/ W
  6.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP1\n",23);' x9 \$ L5 M: O& d* L2 c8 Y- s
  7.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP3);
      Q6 C( l  m/ x* ^9 G
  8.             HAL_Delay(1000);     
    ! A9 x# U4 z3 D% o+ ]
  9.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP2\n",23);
    / N8 ~7 i* W3 r, W) s' b& p) \2 N6 m5 |/ L
  10.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP5);( U  R# F" D" Y+ j3 f
  11.             HAL_Delay(1000);      
    ' ?; T6 p* G4 X: z
  12.                 }
复制代码
5 ]' _6 W) H' W3 X9 }. k/ g, U
5 w- e9 [; l5 x( p2 x0 A# k8 y
USB收发数据测试如下
(点开查看大图)( r; K2 d' n6 I5 ?+ V
test6.gif
. l% y5 t3 P/ m% |6 w9 \
  ~# d) O+ k9 ~+ c, l$ ^ 373b1865-5fcd-493b-9972-f02d2b90dd98.png 0 f& Y' ~& \6 K. r  t8 D

5 C  ]) u! ^9 ^9 A2 、驱动INF文件
3 P' C* n6 r( s
& z7 C1 F( g" u 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。/ o' d: ?( ~" ~; k9 j
9 G0 [/ O* n4 }* P, M. w) o
测试代码:
* G# I* C) f6 [, X2 s* }" \6 l
# Z; Y+ C8 S+ \/ m* W 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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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:
# R# I; m9 x, C: s/ `5 ~5 u1 C- ?endpoint_control_address = (UX_DCD_OTG_FS_DIEPCTL0 + (ed -> ux_dcd_otg_ed_index * UX_DCD_OTG_ENDPOINT_SPACE_SIZE));
1 m( x5 v. i# T: tendpoint_size_address = (UX_DCD_OTG_FS_DIEPTSIZ0 + (ed -> ux_dcd_otg_ed_index * UX_DCD_OTG_ENDPOINT_SPACE_SIZE));3 X& R' f0 x, R: R
endpoint_dma_address = (UX_DCD_OTG_FS_DIEPDMA0 + (ed -> ux_dcd_otg_ed_index * UX_DCD_OTG_ENDPOINT_SPACE_SIZE));- E- |* D$ C* a; M: o
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
' S0 Y7 U: `( l# n% g      /* Prepare Out endpoint to receive next packet */
( ~# \/ `: O1 B4 X4 R; W      USBD_LL_PrepareReceive(pdev,2 V9 m0 B# {' [3 X
                             CDC_OUT_EP1,  D$ w* z# Y( o9 u
                             hcdc->RxBuffer,
5 Y' F7 b# o! t* o; u. g# ^3 {$ {                             CDC_DATA_HS_OUT_PACKET_SIZE);
$ E; T- p5 N* |7 [% S" X4 ]2 q$ F- Y! G) M! F: V
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
9 s- l. c7 O9 u$ a& b  V! U# b' ~5 k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, ...
. L' Q0 b, R1 s8 H% I
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 H  T  V9 D- j4 o/ O$ 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
' [' g8 h4 V3 I9 b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 ...
  p6 d( j( g- x) A( 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
1 L# c! [: H" Q& r6 y: O; J可以先了解下USB复合设备。
: S) `# `( t! [! q7 j5 Q& I- z, L# n
好的
gujiamao 回答时间:2017-9-29 11:13:41
creep 发表于 2017-9-29 09:524 c& Q% P* h8 f3 r/ O1 q
可以先了解下USB复合设备。
+ L' g2 Z: o& H/ O) z+ @
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( z* W8 O3 e) p
( i0 F; X( \6 r+ T; ?& k/ K2 e: Q
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
5 ]! ]6 ]! }! t" h5 v膜拜~2 t' J. O! |' q$ n$ i' z( O/ |# v

' k7 \5 ^; |* V8 V; Q: H谢谢大神分享!!

% ?3 f% [7 R9 u7 j1 N1 Y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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