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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, Z" ^* b6 k: w& K' |! ]0 j0 A6 o3 q# j7 P. d6 G8 G

1 S1 I' f2 s4 R! K0 {         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。0 Q/ D' t4 I- C' f
2 @  C# W% U) `4 h0 S& ~
         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。
" f* d& x$ W; P# z& Y1 l) h1 H
7 k$ f) U! R; b1 j, Y2 J
1 Q# v  u0 H- z: z0 d+ [: I" y: P. T/ v* A9 Y* x
0、复合设备
0 s/ P. _; u1 R4 v1 \% w2 J% s7 G; K+ D. A
6 {/ o* f3 s, h) z5 e5 t2 l4 S
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:; w  T0 E( A) x; q
9 r% M5 U: s9 h1 B/ V( g
. [; o) U/ p1 e
abfdf189-a154-49fc-bd00-ab9c51382987.png
* P4 C" w/ [) f( A* M! l8 i7 |; V' w, H! t" ?" {, d
- a7 D, [) f; h2 B/ S
  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 J* c. J  t. e, t! k, p
和使用的接口。 ( n) @# w0 H+ \4 n7 f
  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。: v: G* v; G/ P) ^
& \9 y8 r, A6 G0 Y4 }

5 t- o) z5 F, X4 a- l1、USB库修改
6 A0 s3 q9 r7 Z7 d/ }$ C0 M
9 g2 ]4 I' f% {& E; o# ]! M6 @  ?) W/ H& F$ w
+ H3 |% L5 h3 ^
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
. I$ [- X0 x# z# V; k- f5 x- ^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。9 m/ q5 k5 r- r* ^
) P5 C+ z0 Q( W
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:
) D+ h8 E3 _; m1 P7 `4 a  }( K! C+ j% A8 o/ {* |, I" V+ D2 w
5ec90026-3c9b-4786-87e0-06cadbef4265.png ! H2 z2 X: ?1 P" c' U3 I2 D) S
: a5 v6 T. A/ s4 ^. U! W% _1 c: ~% F

- {( V$ E, l. l/ ka)增加端点
" S9 U) P; Q8 u! s" {- D 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。4 I) ~4 T! i3 `, O% \

! v9 {% ?7 `. Z1 ^. c0 m; K 5b8ef82c-10a1-4d37-946b-ae60da254152.png
; E3 `( K4 p! _+ ?) Q
$ W7 e' _# S& ^8 g1 c设置增加的端点的FIFO
; [# q" Q3 I1 x* w2 J- A; P3 L- N) B8 _

. H& z; L2 u  B5 ]$ q$ @ 0ddf6de2-e026-485b-8070-04514e83e56c.png ) J- T; S8 P$ _2 }0 K# L* s" d
( k3 X# ?8 E: x  B0 q# i

% z+ `) i$ X( C( O& Tb)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' c7 k. C; ~, u  z

3 |* s, _% f: ^0 I! B0 a
2 \. {! K  f% u+ Y  h6 w/ A0 a 48c4af14-a790-4617-8015-6c8f1131cdd4.png
' X+ E) N/ ?& a8 H4 J
" b( q" C+ n4 c+ T- R( m
# I3 R2 r: c+ i/ bc)将设备描述符修改为复合设备模式/ T/ r1 E# l4 ?6 S! l

  c7 b- M# R5 ~4 D7 L" n
2 v' e: e# T. z4 G5 S! S5 T* f! @# g 98db37ba-b3dc-45be-b228-1590afb41c85.png
$ E( R1 r1 p. `; T" `7 i0 \  T- h; E7 h" [  d2 O

% b6 C& i. S; F2 s7 c# Sd)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& ]5 U5 ?. n( R. |% E5 I$ p
" l2 c* k; d2 L% ], B3 R. d* y) `
TIM图片20170928215619.png 9 _( p5 s% G' T+ f) 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)
! p% i" ]. ^7 \; w& v/ j因为USB库中使用了maclloc申请内存,要适当调整栈空间。
! @) {7 @3 P) H2 p& m- W) L
0 ?) a! m' R& D1 _6 z 2a0963ce-d11f-4a48-aff2-f502028d0e1f.png
2 x0 |3 g' y2 R* h# E/ C
4 |) c/ h6 Q' r# O' J4 k( x; l: O下面是枚举的过程和安装好驱动之后的设备管理器显示:
; c7 U: ?! a8 e* u. f; ?* B% V
8 P5 y4 l9 B! J( Y4 R- r. F& T: y, z  P/ u
b1c85265-21c9-4197-9d29-b539741de625.jpg - e5 C7 Y9 y2 q6 e
5294a9d3-f04b-4c63-a85f-e3edd6e56495.jpg
) J) W2 p$ n+ ]
  M8 w5 R: ?$ c8 [* Y' {" S3 l9 g2 O
ed917e76-1d1c-4323-8bbc-dccf431f929a.png
6 H6 A, e3 [8 D. e& Q
* Q- p! ?- k4 z% U4 t% h
# i6 G2 ~9 n+ J1 `# `# m测试代码如下:
4 N5 v2 {1 W) L5 j2 i; L/ V2 C
  1.   while (1)
    : l! @& x/ I" H( k
  2.                 {
    # P3 B# D0 U: P5 C+ |
  3.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP0\n",23);
    # O9 H* Y  t) q4 o
  4.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP1);
    4 n$ S6 k' z" q% x# T
  5.             HAL_Delay(1000);
    4 b& h1 G' ^( Z( |( ^( O4 j, K
  6.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP1\n",23);$ j5 I/ G. j, W5 g# J1 T5 W
  7.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP3);
    , P) w" s' N3 h7 z0 r: O' d
  8.             HAL_Delay(1000);      
    % n/ D+ R2 x+ P
  9.                 }
复制代码
USB收发测试效果如下
(点开查看大图)
5 X! O( P& E& c- t6 K: E) f5 @ test1.gif
+ D, |/ i/ Y' ~  M4 p) h
- g! x+ T  f* ~4 q2 K, t" y" v8 }* B( P/ m+ Z, Y) e7 O& E9 S6 X
具体发送方向为:& N' {3 U! I/ W( Z5 K" N6 X
. _  Q+ j, w6 [2 O  q6 [

" _7 P% |" Z: d) K( [# L' H! @ a5af1022-17e9-4a9d-9f0f-d7efb9f29422.png
, V1 P  v" H# j. a/ v- B( F* w% R  s" X+ K1 O* l& L2 d, a

8 i2 T. S- I1 Q$ K! p2 O& ~2)、3个VCP串口,: _: R/ G+ d- j8 l: G4 o6 I' [; d
9 R5 E+ D+ K7 y$ t9 M, {$ m" n
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 ?* G5 F% X; x6 S- B9 R1 d
. c! D- W, ?; W6 P8 ^- E: w d79eea4b-4d3d-42d4-b2ed-3c461a007d97.png 5 [* y5 _. q2 [9 G3 u9 X
测试代码如下:! u& _$ q7 Y  m0 \1 w
  1. while (1)% I- f6 f* p- @6 n* C2 @
  2.                 {# K! K, B, R. h6 F
  3.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP0\n",23);* {  c( A3 S! m' Z! [) R* x* s
  4.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP1);
    $ ^- E, X; |3 V: R
  5.             HAL_Delay(1000);
    % N+ l; @6 f1 I9 L: O. V5 x/ F
  6.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP1\n",23);: x# E2 a) ?+ A! O
  7.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP3);
    ) J  \: ~  `1 X) C
  8.             HAL_Delay(1000);     9 v# Y4 D$ R! V% B
  9.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP2\n",23);
    ; c( P. P8 [* ^
  10.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP5);
    ( m- v9 k7 F2 x. M9 t
  11.             HAL_Delay(1000);       2 j+ B4 A3 @, P( d
  12.                 }
复制代码

0 F1 J$ a3 U0 O0 K+ V8 K6 c9 A5 _
7 g, O9 N7 q$ i" B' {# e/ h1 a5 P/ z5 zUSB收发数据测试如下
(点开查看大图)( Q( e0 N- t, Z9 ^
test6.gif , Q; P% G; `/ q1 ~' Y5 A+ z" c, R

8 ?5 j; k$ i4 Y+ \- {0 `3 |2 |; o) N 373b1865-5fcd-493b-9972-f02d2b90dd98.png / V0 X' T% S0 W' W; s( O
2 _$ O: }% [! x  f# e; E& x
2 、驱动INF文件) e3 D/ C+ g+ F- ^9 I' m3 u
2 l: y& O3 T* f: A# v
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。1 B4 a0 F2 M2 F2 g* J
, {1 ?6 j: `- P8 k" q5 M$ q! o  T
测试代码:
, B! n3 N7 P% b  I2 B$ s( ^
, |8 h' ~7 u; S( Z3 ]7 L 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:
. B0 b, v8 Y6 Y0 _& kendpoint_control_address = (UX_DCD_OTG_FS_DIEPCTL0 + (ed -> ux_dcd_otg_ed_index * UX_DCD_OTG_ENDPOINT_SPACE_SIZE));
& `$ p# m2 K4 ]/ V" N- [endpoint_size_address = (UX_DCD_OTG_FS_DIEPTSIZ0 + (ed -> ux_dcd_otg_ed_index * UX_DCD_OTG_ENDPOINT_SPACE_SIZE));
# z! [! [7 e9 H* Nendpoint_dma_address = (UX_DCD_OTG_FS_DIEPDMA0 + (ed -> ux_dcd_otg_ed_index * UX_DCD_OTG_ENDPOINT_SPACE_SIZE));
% g5 z) e7 O1 P2 t$ I/ T  z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
/ A  b3 r& s6 x; X* G5 A      /* Prepare Out endpoint to receive next packet */* x( Y0 {7 m7 A7 m2 l* h; n
      USBD_LL_PrepareReceive(pdev,- x9 m0 t% k9 Q! [' y" l/ S
                             CDC_OUT_EP1,
% e4 B- h+ m# R0 I  E* y                             hcdc->RxBuffer,
: O; t- @: R6 _" M" P5 _                             CDC_DATA_HS_OUT_PACKET_SIZE);  k; Y9 i. J9 ?9 b: V

3 I1 p/ j" K- ]( m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 o$ V( P. {/ Q: A! Y' F* y3 A' 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, ...

) f4 O$ E- Q" J0 `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。
4 a, l8 v4 m, v' @! Y2、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 09:092 h# n2 \) |, U8 X2 N! h9 U/ R
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 ...
" s; D5 f6 L/ T
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$ ?6 }: @: c: a- e) b1 J7 g
可以先了解下USB复合设备。
* ?! E2 Y% s4 H9 ~% D+ w2 r4 V& w
好的
gujiamao 回答时间:2017-9-29 11:13:41
creep 发表于 2017-9-29 09:529 E# E+ I* A3 G, a+ H3 D
可以先了解下USB复合设备。

) e, E* S# F4 \0 x) w# V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~. z$ [0 X9 D& Z7 n

4 r  h: L+ |& n7 h9 C+ }谢谢大神分享!!
creep 回答时间:2017-10-11 08:50:29
wofei1314 发表于 2017-10-10 22:551 `- V# S7 ^( J3 _# @$ L( ?: c* q
膜拜~% |, ^! x- |3 O1 x' _4 @% j3 n

1 q& }' S2 [% o( T, a, l; |谢谢大神分享!!
+ c7 G6 j+ y0 H, |  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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