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【经验分享】STM32F103 上 USB 的端点资源灵活使用

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STMCU小助手 发布时间:2022-2-11 22:31
前言. O. N# W  T& t3 D( |
理解 STM32F103 上 USB 模块的端点资源,灵活在应用中的配置。6 `5 B2 y/ \9 S" Z8 n8 I
) J; P- }" b: B9 h$ Y+ D: R
问题# s2 q" x  {/ j2 w. I/ [
某客户使用 STM32F103 的 USB 模块做设备时和上位机 PC 连接时碰到一个问题:PC 端驱动已经固2 U$ ^- Z, q% P% f+ c
定好,是对下位机 USB 设备上的地址编号为 0x0A 和 0x0B 的两个端点通信,从 0x0A 端点读取数据,
- c. V+ f: e+ i! @, Q; }: C向 0x0B 端点写数据。而 STM32F103 的 USB 模块只有 8 个双向端点,能否支持这样的寻址。2 V! K7 t3 A, Z. y! {  N- l
8 w: K( c) J7 e7 Z& W$ z
1. 问题调研0 a5 g# n2 `" N
   我们先来看看 STM32F103 上的 USB 端点资源。从 STM32F103 参考手册(RM0008)可知,一共有8 个双向端点,对应 8 个寄存器来控制其属性和表征其状态。如下图,可知每一对端点必须配置成相同的端点地址,这个地址位域是 4 位,取值从 0x0 到 0x0F 范围。# c- Y1 e$ R: _6 V* q0 e! S; }$ e

- _+ [# ?0 T0 R ~{FA[HY@EV72{SAB@39H){2.png 0 B6 u* \0 L. Q# p

; Y/ l" }# o% q: H+ p# U   和以下摘录的 USB 规范符合:
! U1 R1 l8 j. q
# G9 g# Z7 m8 N5 @4 a 4Q4IJ]Y_LY]IH~MN6TUMTKP.png
0 k2 o$ y+ r, A1 j/ S. r" C- y* I5 k, d! s
   客户使用的是 STSW-STM32121(STM32F10x, STM32L1xx and STM32F3xx 全速 USB 设备库),那么应该修改哪些代码呢?) L6 d- T/ \2 J- T- t
2. 问题分析3 q; y, E, }; C- y- _
   首先,USB 设备通过端点描述符向主机 PC 报告它所使用的端点有哪些:每个端点的地址(即 USB 规范里,以及参考手册的寄存器中规定的那 4 位地址域)、传输方向、传输类型、最大包长等。以STSW-STM32121 库中的 Mass_Storage 例程为例,需要把中的端点描述符做如下修改:0x0A 地址的端点作为 IN 端点(PC 从它读取数据),0x0B 地址的端点作为 OUT 端点(PC 向它写据)。) k6 N" E8 y7 n' U) y/ S+ Z
  1. const uint8_t MASS_ConfigDescriptor[MASS_SIZ_CONFIG_DESC] =7 ?; J6 j0 ]  g1 ?$ e( D6 ]
  2. {
    1 q. W# u1 a0 X7 Q
  3. 。。。。。。% ?! R( i2 O+ i
  4. /* 18 */
    / z( H3 a- _2 n( ?2 v9 J' \( m' d
  5. 0x07, /*Endpoint descriptor length = 7*/
    : I& b" z' G9 |: l% v6 C& v
  6. 0x05, /*Endpoint descriptor type */& b1 }# U; s" X
  7. 0x8A, //0x81, /*Endpoint address (IN, address 1) */% ?% f& M4 K9 m0 T0 V) S9 A
  8. 0x02, /*Bulk endpoint type */
    4 @9 W6 n( r# F
  9. 0x40, /*Maximum packet size (64 bytes) */
    2 K, V1 @# D3 I" @" ?
  10. 0x00,
    4 x% c/ o+ i1 R! }, W
  11. 0x00, /*Polling interval in milliseconds */
    8 ^! Q% s  S2 I$ L7 v& i! a
  12. /* 25 */' l4 }" A! K: o' K- w
  13. 0x07, /*Endpoint descriptor length = 7 */
    6 i4 r" @8 p! w: l0 R
  14. 0x05, /*Endpoint descriptor type */! Q% x: k1 U0 |4 P
  15. 0x0B, //0x02, /*Endpoint address (OUT, address 2) */
    % I# l' ~7 @* H. v$ D4 t9 e
  16. 0x02, /*Bulk endpoint type */
    9 r9 M  W; D5 j/ q7 t
  17. 0x40, /*Maximum packet size (64 bytes) */2 V5 _, |2 C8 ^7 I
  18. 0x00,
    2 I+ w) u; r9 ?
  19. 0x00 /*Polling interval in milliseconds*/
    & r" y/ m& n4 Q1 v$ D# \
  20. /*32*/
    5 O* }' B! A" }# @# r4 y; c/ _' a1 @
  21. };
    # s# [" h7 ]& m- F. l, J
复制代码
0 Q4 C, h) x6 D7 Z* F+ S
接下来就是考虑使用 STM32F103 USB 模块提供的 8 个双向端点的哪个端点了。我们刚才从参考手册8 d" f% M6 D% Y' T% U1 e% d
关于寄存器描述的截图中看到,每一对端点具有相同的地址。在库函数里,对端点寄存器的地址位域; A% E7 j, [7 y
的操作在这里:1 ~. I' u# U2 z; p4 v
  1. void SetDeviceAddress(uint8_t Val)
    - j  r9 v- _: q* v
  2. {6 O- q, ^; q3 h* T
  3. uint32_t i;
    " D6 r6 M: ?1 ?, x
  4. uint32_t nEP = Device_Table.Total_Endpoint;
    : u- {, ^7 |6 g; `
  5. /* set address in every used endpoint */7 b+ u  @$ Y$ E$ H1 S$ W
  6. for (i = 0; i < nEP; i++)
    8 y2 N$ j/ _3 p
  7. {- q$ w' ?( q5 m
  8. _SetEPAddress((uint8_t)i, (uint8_t)i);/ W! F) N9 y" p5 i; ^: r' k
  9. } /* for */
    , U) @6 {1 z3 M% G* P# S# z# V+ x
  10. _SetDADDR(Val | DADDR_EF); /* set device address and enable function */% X/ D; s: ^/ P( @8 {) v8 K+ c' v
  11. }$ q2 b" `& x5 o2 V4 f' L( |. X) }8 G
复制代码
这个函数的名称是“设置(USB)设备地址”,但是其中除了最后一句是在设置 USB 设备的地址,前面
' C) O" w1 x% o0 W; ~7 P; ~9 L! [: s的 for 循环是在设置该设备内的端点地址。$ y; z' a, G; f1 p( A  C$ S3 U  R' X' @
# K: {6 }1 j/ O" c8 u
   从以上绿色标注的代码段可以看到,库代码固定给 1 号端点”0x01”这个地址,2 号端点”0x02”这个地址,以此类推。这里的”1 号”、”2 号”指的是端点的编号,对应的就是之前提到的 8 个寄存器的编号,即下图中的 n=0~7。n 在这里就是端点的编号。% Y. {7 P0 b& ^$ t: J; Q" C

* N) U9 w+ K7 o  A+ q VHN6%WI7UEW4X5`{5LMJYDM.png * J2 }8 t( _  ~& ?* V/ ]) c( B% u
/ U- O$ A9 B; U8 A1 y
   那么在这个应用中,需要用到地址为 0x0A 和 0x0B 的两个端点,但是端点编号最多只能到 7,因此需要修改库代码中关于端点地址设置的地方如下:这里,我们使用编号为 1 和 2 的两个端点。
8 E* Z+ A2 H1 q6 y$ k   为啥不用编号 0?因为编号 0 默认给双向 0 端点,即用于控制传输的 0 端点。
0 O, I9 K1 f9 V" h   为啥用 2 个编号?因为这里需要 2 个不同的端点地址,必须用 2 个编号。一个编号对应的 2 个端点必须共享同样的端点地址。
  Y! {' V7 E6 o$ b
  1. void SetDeviceAddress(uint8_t Val)  o- B; y/ V- m; i; _
  2. {
    & j6 d3 y) t2 b4 {! v7 E, w  j$ g
  3. /* set address in every used endpoint */
    * C% ^) D- c* I" H9 D2 l
  4. _SetEPAddress((uint8_t)0, (uint8_t)0);3 v( }# ?6 o& w9 a
  5. _SetEPAddress((uint8_t)1, (uint8_t)0x0A); // 1 号端点是 0x8A,即地址为 A 的 IN 端点
    * C! ^8 s1 h7 z+ Q; \" z: V
  6. _SetEPAddress((uint8_t)2, (uint8_t)0x0B); // 2 号端点是 0x0B,即地址位 B 的 OUT 端点
    # L. n( W' X9 j: c5 K( i* U
  7. _SetDADDR(Val | DADDR_EF); /* set device address and enable function */
    6 a, Q9 v6 X& n# g
  8. }
复制代码
  既然这里指定了使用编号 1 和编号 2 的端点,那么需要在中设置这两个端点的硬件收发缓冲区地址
% e6 q* C$ h. j% ~  D( i
  1. /* EP0 */
    " q8 ~7 Y2 O/ ^, k: S$ H0 j5 _  x
  2. /* rx/tx buffer base address */0 `8 q4 ^9 `; \8 ]
  3. #define ENDP0_RXADDR (0x18)
    7 A. h* r) G' Q& f$ {1 ^
  4. #define ENDP0_TXADDR (0x58)  M( G1 G! p4 u
  5. /* 1 号端点,IN 端点,发送缓冲区如下 */+ E+ G* J4 l. K1 m5 `( _& C
  6. #define ENDP1_TXADDR (0x98)
    * n/ [" \  H* U& c
  7. /* 2 号端点,OUT 端点,接收缓冲区如下 */
复制代码

0 S4 W1 q; P; o! c6 G# z% g$ P   当然如果你很任性,一定要使用编号为 6 和 7 的端点,也可以,那么代码就如下修改:& L/ I- d3 j: `  X" R- t
  1.    void SetDeviceAddress(uint8_t Val)
    - j6 K) k4 X1 N) n8 M3 y5 t0 z
  2.    {
    2 I8 f1 A, ]7 x
  3.    /* set address in every used endpoint */1 r& g# |5 k# @! Q; O
  4.    _SetEPAddress((uint8_t)0, (uint8_t)0);
    , C% z! X: E: p0 K9 f9 I& `
  5.    _SetEPAddress((uint8_t)6, (uint8_t)0x0A);
    ; g4 n1 A% g8 k) w, g
  6.    _SetEPAddress((uint8_t)7, (uint8_t)0x0B);8 g$ t4 O7 Q( n1 O8 i3 l
  7.    _SetDADDR(Val | DADDR_EF); /* set device address and enable function */
    3 f( G; g! D1 b" q! r0 }# i$ \
  8.    }
复制代码
5 U8 v3 t6 g6 V
   相应地,需要在中指明编号为 6 和 7 的这两个端点的硬件收发缓冲区地址。那么如法炮
2 |: T6 F: O5 y, \9 V4 ?   制做如下修改,就可以了吗?就可以了吗?就可以了吗?
3 s  @! o* |/ `5 ~! l
  1.    /* EP0 */. l7 W1 {. V. J, U$ o* l$ Y
  2.    /* rx/tx buffer base address */
    0 K; ^' _+ U1 L* Q4 C: p) D6 W
  3.    #define ENDP0_RXADDR (0x18)" z* q' b" Z1 J6 d
  4.    #define ENDP0_TXADDR (0x58)
    7 d9 r, p8 c8 E( Q" w
  5.    /* 6 号端点,IN 端点,发送缓冲区如下 */
    1 k* X6 X8 g3 R' B! z
  6.    #define ENDP6_TXADDR (0x98)6 x4 i- Q7 @" X. V, E; J6 ^" \
  7.    /* 7 号端点,OUT 端点,接收缓冲区如下 */
    2 A! V0 ?( ^% R
  8.    #define ENDP7_RXADDR (0xD8)
复制代码

, b4 z( T0 z5 m4 u   答案是否定的!以下的代码才 OK。欲知详情,请参考下一条应用技巧《STM32F103 上 USB 模块的
) g: \- B8 V- V, @/ R0 G   包缓冲区详解》
6 B  v0 s; t2 R8 \
  1.    /* EP0 */
    + ]; k  B+ V$ K: `6 N/ g
  2.    /* rx/tx buffer base address */9 ]+ G2 N2 h! {1 R! ~6 W
  3.    #define ENDP0_RXADDR (0x40); d1 O: p- }- a& T
  4.    #define ENDP0_TXADDR (0x80)
    : N# v% Z2 g! R
  5.    /* 6 号端点,IN 端点,发送缓冲区如下 */
    ' ^: A9 p. D8 a4 ~7 D: A
  6.    #define ENDP6_TXADDR (0xC0)
    9 w% m, J9 |- Z0 Z, j
  7.    /* 7 号端点,OUT 端点,接收缓冲区如下 */
复制代码

4 i; ~" U, w: X3 [; ?. Q" z: U3 q6 D, ^2 T
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