前言
客户在 STM32F401RET6 中使用到了 USB 的虚拟串口功能。要求提供一个在 STM32Cube 中实现虚拟串口进行数据环回测试功能的范例程序。因为在我们目前所提供范例程序中，并没有适合客户需求的范例，所以我们在 STM32CubeMX 中创建一个范例程序给客户进行参考。
环境需求如下：
硬件环境:STM32F401C-Dicovery
电脑操作系统：window 7.x
* ~8 l4 S+ Y' r5 k# q0 d) `7 s  ?集成开发环境：MDK、IAR
  w7 n/ @" U1 [5 h7 k( b" i; z3 ~驱动：ST VCP Driver
9 N9 e' B  b* Y3 {! MSTM32CubeMX：4.12.0
STM32CubeF4：1.10.0

STM32CubeMX 中配置流程
实现步骤如下：
首先，打开 STM32CubeMX 软件，选择 STM32F401C-Discovery 板子。
3 [5 T" E) P* T" p+ m8 H+ G
* T" I4 N% `8 T

( R  Q9 o7 N8 N5 q在 PinOut 列中选择 USB OTG FS 的 Device Only 选项
! Y5 j# ~0 X* a% V  J) q* K; P
' U" s6 ]' v+ l% r
. V6 s. S  O, _6 @( b) y
使能 USB 中间件的虚拟串口功能


! [0 j& `( b0 B# T# f4 e
+ @( R9 X2 p; D! B- m$ H$ z3 z- f直接生成代码，这里我们选择 MDK 的 IDE，工程名字叫 VCP_Test
" J* v2 f* `& L- S( I5 k
7 j9 M- }1 t" d- A$ O& A6 i. S# l# ^

在生成的工程代码中的 usbd_cdc_if.c 文件中添加如下几行代码：
# P9 e' X" d; n8 @4 R3 G) W8 m

1. #define APP_RX_DATA_SIZE 1024
   $ f! V2 ]9 N0 C8 i, q! L
2. #define APP_TX_DATA_SIZE 1024

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7 H, z& m! _& N* n这个定义本来就有的，只是建议将定义的值修改为 1024，这样效果更好。这个值的默认值是 4，但是在实际的操作中发现，如果你上位机传输的数据大于 4，且并不是 4 的整数倍的时候，会出现丢数据或者数据不返回的问题。其根本原因是因为虚拟串口的数据是以数据流的方式发送出来的，接收数据不知道每次接收到的数据大小是多少，所以使用了循环队列，但是一旦你的循环队列很小，很容易出现溢出的问题。比如你设置这个值为 5，你发一个 123456 的数据给 MCU，那么 MCU 就会返回 123451这六个数据。最后的一个数据就是溢出了，所以只能被第一个数据所代替。
2 C8 B9 Z1 Q/ s: e" j, u% Y

1. /* USER CODE BEGIN PRIVATE_MACRO */
   + |- X2 W0 I5 ?& r, U* H
2. USBD_CDC_LineCodingTypeDef LineCoding = {
   
3. 115200, /* baud rate */
   
4. 0x00, /* stop bits-1 */
   ( k- B# t' n, N: b( u0 k9 d
5. 0x00, /* parity - none */
   4 H2 s  c1 W2 j% X3 P
6. 0x08 /* nb. of bits 8 */
   0 i8 O3 s' ~, @5 @0 J4 w+ A
7. };
   , @+ @# x2 S! T8 j- M" `% P$ t2 p
8. uint32_t UserTxBufPtrIn = 0;
   3 r2 q) P  ^' \& W# L1 ~" {
9. uint32_t UserTxBufPtrOut = 0;
   0 a1 C8 _9 v- ^- E2 w& e; ]
10. /* USER CODE END PRIVATE_MACRO */

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上边这部分代码是用来做串口参数设置的。下边的代码中会用到。
在 CDC_Control_FS 函数中的对应位置添加如下 code

1. case CDC_SET_LINE_CODING:
   
2. pbuf[0] = (uint8_t)(LineCoding.bitrate);
   : l' N1 X" {8 Z3 v
3. pbuf[1] = (uint8_t)(LineCoding.bitrate >> 8);
   $ z9 N0 L& f! }" ]( a8 y
4. pbuf[2] = (uint8_t)(LineCoding.bitrate >> 16);
   
5. pbuf[3] = (uint8_t)(LineCoding.bitrate >> 24);
   9 H1 i. z& H  Y! k" @+ K* X! M" @
6. pbuf[4] = LineCoding.format;
   
7. pbuf[5] = LineCoding.paritytype;
   * w+ ]* W& K# o: ?) K: P5 l+ Q, S
8. pbuf[6] = LineCoding.datatype;
   
9. break;

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在 CDC_Receive_FS 函数中的对应位置添加如下代码
7 [$ b' M/ w. V* B

1. <blockquote>/* USER CODE BEGIN 6 */

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0 S5 z0 G7 s6 u7 Y; s2 I这是用来接收 USB 传输的数据，并缓存到 UserTxBufferFS 这个数组中。
在最后添加如下函数
( e" c4 V. u/ L" ^4 U

1. /* USER CODE BEGIN PRIVATE_FUNCTIONS_IMPLEMENTATION */
   
2. //this function is check the application buffer whether has data
   
3. void Main_loop(void)
   
4. {
   2 e1 b! u% n/ F+ A) B1 d
5. uint32_t buffsize;
   
6. 
   / |" g1 y' L/ m
7. if(UserTxBufPtrOut != UserTxBufPtrIn)
   
8. {
   9 ]7 O1 l7 T6 y+ U2 d+ h( V
9. if(UserTxBufPtrOut > UserTxBufPtrIn) /* Rollback */
   6 [$ y0 P4 k/ g& @6 R
10. {
    + O$ U. d3 R6 G/ i
11. buffsize= UserTxBufPtrIn;
    
12. }
    
13. else
    + i  p7 T) y0 G5 Q8 w! f+ N: j
14. {
    
15. buffsize = UserTxBufPtrIn - UserTxBufPtrOut;
    6 q" F; I, p, o4 e, R
16. }
    0 @' I. K4 `& ]& Y& X
17. 
    
18. CDC_Transmit_FS((uint8_t*)(UserTxBufferFS+UserTxBufPtrOut),buffsize);
    , O! f# i, _. }
19. UserTxBufPtrOut += buffsize;
    6 N' h! K- c& k- e" T, Y, K
20. USBD_CDC_ReceivePacket(hUsbDevice_0);
    
21. }
    9 g/ B# ^7 J; ]' x# ~
22. }
    
23. /* USER CODE END PRIVATE_FUNCTIONS_IMPLEMENTATION */

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这个函数实现了一个简单的数据队列操作，一旦有数据收到，就将该数据发送到 PC 端，实现数据的环回功能。
在 main.c 的主循环中，调用 Main_loop 这个函数即可。
2 ]# W3 |: [) s0 i+ _

1. /* USER CODE BEGIN WHILE */
   
2. while (1)
   
3. {
   
4. Main_loop();
   % E  K, w2 o7 I0 V5 ~' ]
5. /* USER CODE END WHILE */

复制代码

' Z; S. A! P, A) ?" u最后修改一下堆栈的大小：
" m5 W; u5 z( J( K在 MDK 中修改堆栈：


IAR 中配置堆栈大小
, v$ l  a5 O1 o6 \* A1 ]


: m3 U6 _- \  `' N7 v* b编译后直接下载到 MCU 中即可以运行查看结果。
注意：硬件需要一根 Micro USB 线来连接板子的 USB 端口和 PC 机。
PC 端需要已经安装好 ST 提供 VCP 驱动程序。

* j6 U2 I' I( _  K( |% p' ~; i+ X: h

! g: j( S8 y$ g- b  l5 v0 k4 M) @9 `" V

问题总结：
' w/ b, e: M# P! Z# nSTM32CubeMX 会使 STM32 全系列中的软件移植工作变得更方便。在一些以前看起来比较复杂的程序，在 Cube 中可以很简的完成。
  i( w: b9 Y6 i

: N' w4 [: u) u4 N7 X* \$ Q2 I
2 o0 o1 v6 j. @2 |+ t, _