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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 0 F5 {" z0 L  a+ u, {' [; F

8 |" m  w# o' O( u4 k$ D3 w- W# N, S( e% c1 r% @( _& L
         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。; u2 F# S$ N4 d* \- P9 h, d. i! Z

0 }- K. J4 F6 \+ Z; W! v         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。
7 n6 K5 T8 g8 p2 b! M
1 Q  w2 {' c# b& M+ ~
9 g* B2 E+ U8 D# S8 X
0 K/ S$ ]2 c1 \8 d  w 0、复合设备
! L8 K, d. C, c& M3 k  O
* a9 z# \* A3 t& T' z! Q: C! a. A: f4 A0 t
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:
' E4 P7 A: k  J8 l7 u- @) Q/ I) `+ N5 ~8 |( l3 j. _
4 b5 t1 r7 w6 i
abfdf189-a154-49fc-bd00-ab9c51382987.png
; j$ `1 T( E8 o& t3 O
% K- q' s: r. u1 e7 M
) ^! f: m0 v$ c+ H% A( j5 b  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
3 v& U- J6 `$ [8 j和使用的接口。
7 L2 O) k7 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。
0 Y' n- N) _6 M( {1 G. e& c" u- y' v' k( b& ?1 K0 X0 I

/ {4 S9 L' R0 d$ y8 }1、USB库修改$ \6 Q. L  ]* |" R$ M" L; m

7 a( F2 s; y: S+ |/ U" W7 o! f1 e# Y5 P/ X- M+ ]5 v; n+ Z! E

0 d0 K6 I( v! 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
" X$ j5 m: ]1 K# P; J& W" h% E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。: B; S" u. Q3 ?( n" p

# H6 @$ M2 V! ~5 b8 H1)、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:6 X& Y' @' j8 Z. \' `, M+ m$ v

. z) s! T# s! b2 D 5ec90026-3c9b-4786-87e0-06cadbef4265.png % a. Y& j) W0 N5 w" C

/ ]0 \1 ?9 H7 q6 z& l, J2 S
1 |. Y0 Z! v- B$ I; K) T6 R; ba)增加端点% N. b+ S0 G& _( r; U
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。
1 u6 M: ~' L, T1 R6 }% f- O. w/ r# k. y( N* Q/ J
5b8ef82c-10a1-4d37-946b-ae60da254152.png
3 l) m& d! f; H, M' O6 T8 x. \  T% W' C/ T3 S
设置增加的端点的FIFO! o% A- @9 j( s, w' ^8 [

! \" M3 Q$ b+ Z5 Z5 k% Q* X# x) N( F! c; T7 `2 f+ l  ^' g! R( z
0ddf6de2-e026-485b-8070-04514e83e56c.png ' b, J9 f) D1 l9 o' V# p9 G0 ~
, q% P0 R% O7 I: d7 t  ]

3 c" v- g( s0 M9 @4 db)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
/ M& ]7 c7 C( X" X8 I1 H, n2 q1 h

2 e& ?- Y6 u( A 48c4af14-a790-4617-8015-6c8f1131cdd4.png 4 d* E  L% W4 W5 q, K! e
& v) K# O1 t* \
/ K$ y, D! p% N- L: n( v
c)将设备描述符修改为复合设备模式/ l& H5 |2 h# a% V' p( G
# D6 ~6 n+ e" j
2 P. B! V. `7 X9 k' u
98db37ba-b3dc-45be-b228-1590afb41c85.png # N/ K9 P) u1 H: h# i1 ^6 S
5 V. c8 ~6 U) F- c+ G2 `+ o
7 n( n% [; J& K9 f
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
$ i. u; N- z$ m# g) g
: V1 f" d6 i% L6 \: G TIM图片20170928215619.png 0 B/ y4 U  f; Q" M/ J  R
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)! u/ F, q# T+ h" C% q
因为USB库中使用了maclloc申请内存,要适当调整栈空间。
9 y: Q" y- ?) H3 I2 N, E  l2 y3 {
2a0963ce-d11f-4a48-aff2-f502028d0e1f.png
8 v. W4 ]+ [* J. H9 s# N% D" g. E" |. Y- 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:6 x4 X' r3 a% A1 s4 x
# Y6 t2 c& E2 G& a$ L

5 N) y: M1 j! ~( }. V6 \% c( u b1c85265-21c9-4197-9d29-b539741de625.jpg ( C% t7 X, B: X; h1 ?- |
5294a9d3-f04b-4c63-a85f-e3edd6e56495.jpg , R0 d" [& b! J% t& E

8 Y9 L$ T6 x9 |9 ~
+ G; O  ]! r3 w. i+ @8 n! i, [4 \  W ed917e76-1d1c-4323-8bbc-dccf431f929a.png 3 R- T% B9 M4 x

) z5 D: O  m- U1 N# p! m% P; T/ U" z5 g/ R" o( b% C7 F
测试代码如下:
3 ?  B, R/ `4 G* l, \
  1.   while (1)
    $ K8 ?* i; \8 s& b" k- u# H/ X8 ^
  2.                 {& C0 D' @/ p% \, f5 p
  3.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP0\n",23);
    + [* d, u" H  P1 C" A0 T
  4.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP1);
    + k' @/ v3 O3 A- y
  5.             HAL_Delay(1000);
    3 ], f& D7 {0 R, F2 v! M
  6.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP1\n",23);* u& r& e/ Y/ N+ `% f/ s8 K, M
  7.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP3);
    6 t2 s3 F" g& D. Z6 i& H+ J
  8.             HAL_Delay(1000);      
    % ]& {3 s9 g  r; I/ y  v
  9.                 }
复制代码
USB收发测试效果如下
(点开查看大图)- b, q7 a6 p. W4 ]7 F: c6 ?% }
test1.gif + ~, C: g% V* ]
$ u9 a& X* w5 p* B+ v" L* o8 Z1 T
# E( ?: c& z- x: W- M+ m! y2 U
具体发送方向为:
$ J4 Z% H5 y! i" G2 R3 v2 }9 _" e# w+ q: W9 K

# G. s5 p( x- m9 C  F; B a5af1022-17e9-4a9d-9f0f-d7efb9f29422.png 3 L  n  G4 ~: v1 J5 `5 J; z, F! X

2 w- \. ?4 L  F2 z9 F- {4 r8 u% r1 Z/ V
2)、3个VCP串口,5 u% V' E4 ]  A; e0 }
* b& W- }7 E) L! D; G5 B
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
6 g. R$ D8 K* e$ C2 q8 x. O) L! P5 W5 ~+ v8 r. A8 I
d79eea4b-4d3d-42d4-b2ed-3c461a007d97.png
: M  v( t3 z# _% \测试代码如下:% b+ \7 |. r% \' w4 v; n, z
  1. while (1)
    - ?, t" f4 ]; f8 t
  2.                 {
    + u9 ~+ y5 q0 }; Y- }# d
  3.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP0\n",23);5 [1 I( O$ }1 z4 s: A5 _  \: u
  4.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP1);
    & ?3 {6 O: h0 c* a1 G
  5.             HAL_Delay(1000);5 v% d& C2 o8 ?  }1 ~
  6.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP1\n",23);' ^; N/ I4 j) l
  7.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP3);
    7 b% Q% V4 I9 w# c+ `
  8.             HAL_Delay(1000);     
    0 W7 O+ T! W& [( a, S0 w
  9.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP2\n",23);
    / w3 v& \, _7 ]/ B7 q: C; E7 c5 m
  10.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP5);% I5 j* B1 l# F8 @+ v7 @
  11.             HAL_Delay(1000);       , F! f7 B$ `. j6 O
  12.                 }
复制代码
: q. T( e; @) w$ K& [* @
7 M6 r7 S+ o8 Z2 @1 G
USB收发数据测试如下
(点开查看大图)# H# U( `  i1 g6 @9 Y# }
test6.gif   x$ t% @: Z' ?# B: P7 G

# J7 Q- y; f8 i+ b3 i4 w 373b1865-5fcd-493b-9972-f02d2b90dd98.png
& @  ~* L6 i& t# a  }# M3 f4 I% H
, o3 R% P" H7 l$ }* ?) O2 、驱动INF文件
* b$ o! n+ D" T. j: @9 G2 v3 O# I0 h; y  }
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。! {& M9 I- O+ L& u

, W* w- F/ E" s+ C& D3 U测试代码:9 A: ]) r- P1 T. W& v, y
6 p' O7 v: `5 o
Two-VCP-HS.rar (1.19 MB, 下载次数: 1831)

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:
! \1 W: x8 P. P! X( _endpoint_control_address = (UX_DCD_OTG_FS_DIEPCTL0 + (ed -> ux_dcd_otg_ed_index * UX_DCD_OTG_ENDPOINT_SPACE_SIZE));
7 t5 L( |4 A0 Zendpoint_size_address = (UX_DCD_OTG_FS_DIEPTSIZ0 + (ed -> ux_dcd_otg_ed_index * UX_DCD_OTG_ENDPOINT_SPACE_SIZE));1 L# E# g7 _2 o# N9 i
endpoint_dma_address = (UX_DCD_OTG_FS_DIEPDMA0 + (ed -> ux_dcd_otg_ed_index * UX_DCD_OTG_ENDPOINT_SPACE_SIZE));
# G/ W2 v; G& u" h6 ?  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
: f# X- X% }/ ]3 \* o: T      /* Prepare Out endpoint to receive next packet */% @: @( P5 g5 X& m6 q- E) I* N
      USBD_LL_PrepareReceive(pdev,+ o% H  m# x6 `. X
                             CDC_OUT_EP1,  E, Z3 f3 r  O% M- p" ?& n
                             hcdc->RxBuffer,
. K' C* \. ^# n$ C+ K0 W! {                             CDC_DATA_HS_OUT_PACKET_SIZE);& u$ H/ r  u" N; h8 ^+ b

- B7 F5 u/ z$ k$ L2 E; E这里怎么处理
creep 回答时间:2018-1-11 16:06:23
MaggiGunner 发表于 2018-1-11 15:355 \9 @3 k+ b! f! i: N3 v
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, ...

1 l  K, P6 X$ M$ F7 ?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。
$ o* q; f& U2 Q: p) A* C2、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, z: w. @2 _8 h+ Z- N
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 ...
' Y. L# D) e& O& I- {3 B7 M3 s
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 09:524 Q: @% t5 E' S3 S( A# |
可以先了解下USB复合设备。
- j9 _; ?' d' q( W! i) y
好的
gujiamao 回答时间:2017-9-29 11:13:41
creep 发表于 2017-9-29 09:527 w( V: n! @% A  [
可以先了解下USB复合设备。
; w" w6 Q7 f( E8 C9 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~. T# m  Q+ i& {$ r) M$ K2 C9 n
. {8 e! O6 Y6 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
$ ?/ [/ s2 w. i, s膜拜~
- J' x' M. m/ ^' p
/ K- }6 U) B) ], z谢谢大神分享!!
8 F/ Q5 y3 z! u9 B3 r+ V# o4 B/ }
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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