【经验分享】STM32 USB虚拟串口

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STMCU小助手发布时间：2022-1-7 19:00

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文章简介:	串口调试在项目中被使用越来越多，串口资源的紧缺也变的尤为突出。很多本本人群，更是深有体会，不准备一个USB转串口工具就没办法进行开发。本章节来简单概述STM32低端芯片上的USB虚拟串口的移植。在官方DEMO中已经提供了现成的程序，这里对修改方法做简单说明。

串口调试在项目中被使用越来越多，串口资源的紧缺也变的尤为突出。很多本本人群，更是深有体会，不准备一个USB转串口工具就没办法进行开发。本章节来简单概述STM32低端芯片上的USB虚拟串口的移植。在官方DEMO中已经提供了现成的程序，这里对修改方法做简单说明。

首先打开官方demo我们开始进行移植，第一步复制我们可用的文件，操作如下：

Projects\Virtual_COM_Port文件夹下，复制红线部分

图1

图2

我为了方便演示统放在usb/src文件夹下：

图3

现在复制USB的库文件，这些文件不需要我们修改：

图4

上图中的文件统一放在usb/lib文件夹下：

图5

好了现在所需要的文件我们以复制完了。这里先讲一下DEMO程序的主要工作流程：

图6

由上图可知，PC通过虚拟串口发送数据到STM32 usb口，STM32再通过usart1发送数据到PC串口。我们做项目时，只用USB虚拟串口即可。所以我们现在需要把串口发送部分删除。把USB做为一个COM口来使用。我们要如何使用这个USB口呢？demo中是把USB发送数据做了一个缓存，先把要发送的数据存入缓存中，然后由USB自动发送出去。而接收部分是直接通过串口透传。我们在应用时就需要用到两个FIFO，1是发送，这个和demo方式是样；2是接收，接收也做一个缓存，我们通过查询来判断是否收到新数据。这下大家应该明白为什么使用两个FIFO了。我这里有写好的FIFO库函数可直接使用Queue.c文件。

现在开始修改：

1，stm32_it.c 更名为usb_it.c删除无用代码，只保留usb中断函数，和唤醒函数。代码如下：

代码1

1 /* Includes ------------------------------------------------------------------*/
2 #include "hw_config.h"
3 #include "usb_lib.h"
4 #include "usb_istr.h"
5
6
7 /*******************************************************************************
8 * Function Name : USB_IRQHandler
9 * Description : This function handles USB Low Priority interrupts
10 * requests.
11 * Input : None
12 * Output : None
13 * Return : None
14 *******************************************************************************/
15 #if defined(STM32L1XX_MD) || defined(STM32L1XX_HD)|| defined(STM32L1XX_MD_PLUS)|| defined (STM32F37X)
16 void USB_LP_IRQHandler(void)
17 #else
18 void USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler(void)
19 #endif
20 {
21 USB_Istr();
22 }
23
24 /*******************************************************************************
25 * Function Name : USB_FS_WKUP_IRQHandler
26 * Description : This function handles USB WakeUp interrupt request.
27 * Input : None
28 * Output : None
29 * Return : None
30 *******************************************************************************/
31
32 #if defined(STM32L1XX_MD) || defined(STM32L1XX_HD)|| defined(STM32L1XX_MD_PLUS)
33 void USB_FS_WKUP_IRQHandler(void)
34 #else
35 void USBWakeUp_IRQHandler(void)
36 #endif
37 {
38 EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line18);
39 }

复制代码

2，修改代码hw_config.c删除无用代码，新建立2组，读FIFO和写FIFO的函数。后面会用到。

代码如下：

代码2

<img src="https://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ContractedBlock.gif" border="0" alt=""> View Code

复制代码

这里要讲一下为什么要屏蔽SystemInit()，因为demo只运行虚拟串口功能，在USB未插入的情况下，是进入低功耗状态，插入时从低功耗状态退出后会调用此函数。当然我们在项目中一般不会这样，系统是否运行和插USB接口没有联系。所以我在下文中把进入低功耗代码屏蔽了，自然也就不用唤醒代码了。

图7

关于USB口使能控制引脚，需要根据开发板的引脚定义来修改宏定义platform_config.h文件中，笔者使用的是神舟3号开发板，控制信号刚好和demo相反，所以修改hw_config.c代码如下：

代码3

1 /*******************************************************************************
2 * Function Name : USB_Cable_Config
3 * Description : Software Connection/Disconnection of USB Cable
4 * Input : None.
5 * Return : Status
6 *******************************************************************************/
7 void USB_Cable_Config (FunctionalState NewState)
8 {
9 if (NewState == DISABLE)
10 {
11 GPIO_ResetBits(USB_DISCONNECT, USB_DISCONNECT_PIN);
12 }
13 else
14 {
15 GPIO_SetBits(USB_DISCONNECT, USB_DISCONNECT_PIN);
16 }
17 }

复制代码

3，现在修改USB 回调函数中的代码usb_endp.c文件。使用下文代码替换：

代码4

1 /* Includes ------------------------------------------------------------------*/
2 #include "usb_lib.h"
3 #include "usb_desc.h"
4 #include "usb_mem.h"
5 #include "hw_config.h"
6 #include "usb_istr.h"
7 #include "usb_pwr.h"
8
9 /* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
10 /* Private define ------------------------------------------------------------*/
11
12 /* Interval between sending IN packets in frame number (1 frame = 1ms) */
13 #define VCOMPORT_IN_FRAME_INTERVAL 5
14
15 /* Private macro -------------------------------------------------------------*/
16 /* Private variables ---------------------------------------------------------*/
17 static uint8_t txBuffter[VIRTUAL_COM_PORT_DATA_SIZE] = {0};
18 static volatile uint8_t txFlg = 0;
19 static volatile uint32_t FrameCount = 0;
20
21
22 /* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
23 /* Private functions ---------------------------------------------------------*/
24
25 /*******************************************************************************
26 * Function Name : EP1_IN_Callback
27 * Description :
28 * Input : None.
29 * Output : None.
30 * Return : None.
31 *******************************************************************************/
32 void EP1_IN_Callback (void)
33 {
34 uint16_t len = 0;
35
36 if (1 == txFlg)
37 {
38 len = USB_TxRead(txBuffter, sizeof(txBuffter));
39
40 if (len > 0)
41 {
42 UserToPMABufferCopy(txBuffter, ENDP1_TXADDR, len);
43 SetEPTxCount(ENDP1, len);
44 SetEPTxValid(ENDP1);
45 FrameCount = 0;
46 }
47 else
48 {
49 txFlg = 0;
50 }
51 }
52 }
53
54 /*******************************************************************************
55 * Function Name : EP3_OUT_Callback
56 * Description :
57 * Input : None.
58 * Output : None.
59 * Return : None.
60 *******************************************************************************/
61 void EP3_OUT_Callback(void)
62 {
63 static uint8_t buffter[VIRTUAL_COM_PORT_DATA_SIZE] = {0};
64
65 uint16_t USB_Rx_Cnt;
66
67 /* Get the received data buffer and update the counter */
68 USB_Rx_Cnt = USB_SIL_Read(EP3_OUT, buffter);
69
70 /* USB data will be immediately processed, this allow next USB traffic being
71 NAKed till the end of the USART Xfer */
72 USB_RxWrite(buffter, USB_Rx_Cnt);
73
74 /* Enable the receive of data on EP3 */
75 SetEPRxValid(ENDP3);
76
77 }
78
79
80 /*******************************************************************************
81 * Function Name : SOF_Callback / INTR_SOFINTR_Callback
82 * Description :
83 * Input : None.
84 * Output : None.
85 * Return : None.
86 *******************************************************************************/
87 void SOF_Callback(void)
88 {
89 uint16_t len = 0;
90
91 if(bDeviceState == CONFIGURED)
92 {
93 if (0 == txFlg)
94 {
95 if (FrameCount++ == VCOMPORT_IN_FRAME_INTERVAL)
96 {
97 /* Reset the frame counter */
98 FrameCount = 0;
99
100 /* Check the data to be sent through IN pipe */
101 len = USB_TxRead(txBuffter, sizeof(txBuffter));
102
103 if (len > 0)
104 {
105 UserToPMABufferCopy(txBuffter, ENDP1_TXADDR, len);
106 SetEPTxCount(ENDP1, len);
107 SetEPTxValid(ENDP1);
108
109 txFlg = 1;
110 }
111 }
112 }
113 }
114 }
115 /************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE****/

复制代码

这里讲下大概意思，函数EP3_OUT_Callback是在USB口收到数据后，将数据存入FIFO中。

函数SOF_Callback定时查询用户是否有要发送的数据，如果有则进行发送，在发送完成后会触发发送中断EP1_IN_Callback函数，如果发送完毕就不调用SetEPTxValid(ENDP1)函数，发送完成后就不会再触发EP1_IN_Callback函数。

4，修改usb_pwr.c在前文中说到：不让系统进入休眠状态，这里屏蔽185行 __WFI();

5，修改usb_prop.c屏蔽COM初始化代码。137行USART_Config_Default(); 237行USART_Config();

6，修改usb_desc.c 这里修改需要参考一些USB专业的书籍，推荐全圈圈的书，讲的通俗易懂。关于本程序的驱动，笔者在win7下测试可以自动安装，如果无法自动安装可使用文章开始的链接中的驱动程序。本文件如果修改需谨慎，其中pid,vid是制造商ID和产品编号，如果修改了那驱动也要对应修改，官方驱动就无法自动进行安装了。

到这里移植就差不多完成了，下面进行测试。由于USB虚拟串口不受波特率限制，所以笔者进行过50k/s的压力测试，运行半小时未丢1个字节。

移植好的工程STM32_UsbVirtualCom.rar也一起存放在上文章开始的链接中。