一、USB_OTG简介
        USB_OTG（OTG，ON THE GO）是一款双角色设备(DRD) 控制器，同时支持从机（USB DEVICE）功能和主机（USB HOST）功能。在主机模式下，OTG 支持全速（OTG_FS，12 Mb/s）和低速（OTG_LS，1.5 Mb/s）收发器，而从机模式下则仅支持全速（FS，12 Mb/s）收发器。主机模式下需要的唯一外部设备是提供VBUS的电荷泵。在驱动实现层面，USB OTG是USB Device和USB Host 的基础。在实际使用，USB OTG是USB Device和USB Host 的底层驱动。
# T5 e0 ?0 R1 I2 F$ S4 u" \
5 e8 D5 F' F" O" Q        stm32芯片的通常USB物理接口管理两个引脚：

            DP/DM：内置上下拉，由控制器来设置不同类型的需求
6 f3 x# b, b7 A2 D+ O* ^, i* ]
. N5 B$ b/ S! k" j0 I& [        OTG实现时，额外配置ID引脚：
/ t) {- j  c" B$ {. h5 H2 B4 m            ID：检测插入的线是B端还是A端，用于区分A类和B类设备，

        USB Host 模式下，需加配置Vbus引脚：
            Vbus：内置检测器，用于测试UBUS的有效性
( q) Q7 B2 z; L! ?5 i. V
5 F# `( q* S1 Z# f/ p# T; Z: y        额外地需要支持SOF和NOF时，需要加配置SOF和NOF引脚。

        例如本文采用的STM32L496VGT3芯片，其配置支持到的引脚如下：
5 F& M/ w! L( i7 m

$ _# p3 o2 z# {; _+ [* s" |
# `. y2 j( W+ B9 x& A: t& F8 NUSB协议栈的层次划分
# L$ M4 w$ [2 e: q* F    一个Host可能有一个或者多个Device
1 Q$ x  J  C, T, ^# V    一个Device可能有一个或者多个Interface
7 ]! T& X- o0 J& ]5 h    一个Interface可能有一个或者多个Endpoint
7 K! H( d+ c* m9 b& c        Host（主机）连的是Device（设备），这一层是走物理连接的，也就是信号线实际连接两台设备。
& j- w. [' ^2 s/ i" ^        Device（设备）下可能有多个Interfece（接口），从这开始是逻辑概念，一个Interface，就是一个独立的功能接口，每个Interface模拟一个设备功能，比如集成了键盘和鼠标的USB设备，里面就是两个interface，一个是键盘，另一个是鼠标。Interface之间通常是隔离的，互相不干扰。
+ q; Y3 }/ Z0 q& E; ~2 s0 f        每个Interface（接口）下面有一个或者多个Endpoint（端点），这也是逻辑概念，例如控制信号端口、数据信号端口等。端点是USB设备通信的基本单位，所有通信几乎都是从端点发起的。

1 _6 r- U/ ^. |' z
* e3 R+ W6 w: f二、创建工程及USB_Device配置
. W% l) Q. F5 O& r! x3 N4 J4 ]6 Q        本博文基于STM32L496VGTX3芯片实现
+ `9 \, S) e, N' W$ w2 W
        基于该工程的(.ioc)文件创建了新工程stm32L496VGTx_USB，并移植了相关源码，实现了lpusart通信以及lcd显示字体。
  }9 F: a* R; j  h# l
, ^, M1 W7 G! ^' Y$ w6 u" r, l/ A        现打开工程的(.ioc)配置文件，进入cubeMX配置界面，开启USB_OTG_FS的USB Device功能，参数保持默认配置。



        确保USB_OTG_FS的中断功能已经开启。
* K: k+ X7 o, O% F


! M3 N$ X( t4 U# K- X3 r, v         开启USB_OTG_FS的USB Device选项后，Middleware栏目可以去配置USB_Device信息，本文MCU作为USB_Device与笔记本电脑USB_HOST相连接，实现串口通信收发数据，因此选择通信类型虚拟串口功能，如下图所示，参数保持默认。
, a. h  A3 ^/ J, v


         设备描述符按默认设置：

' }5 n8 P! K* ]2 t4 U! v& s) x4 F

         由于USB驱动引入了中间件代码，并比较复杂，需要更多缓存支持，现进入工程配置页面，调整min heap size和min stack size为合适的值，防止因数值较少而出现无法编译、编译异常、运行错误等情况出现。
: j, K$ m5 n& Q
; g* T) J$ g; E( I' [( [$ T' E( U6 n% e
% B# b. h1 r  h1 U* d" n# g' V
         点击保存输出生成代码，关于USB_Device驱动相关代码如下，其中usb_cdc_if.h/c源码是用户可修改源文件：
! u0 m9 \4 W6 a; G3 k- J

/ b3 Q. i2 ~9 B# `6 X& I7 p2 _
三、USB_Device驱动实现设计
' w: C0 Q6 o' K3 q        【1】在usb_cdc_if.h中，添加USB相关全局变量（接收缓存数组、最大长度、接收标记及长度）

1. /* USER CODE BEGIN INCLUDE */
   
2. #define USB_REC_LEN   256//定义USB串口最大接收字节数
   
3. extern uint8_t USB_RX_BUF[USB_REC_LEN];//接收缓冲,最大USB_REC_LEN个字节.末字节为换行符
   
4. extern uint16_t USB_RX_STA;//接收状态标记（接收到的有效字节数量）
   
5. /* USER CODE END INCLUDE */

复制代码

        【2】在usb_cdc_if.h中，添加USB打印输出函数USB_printf声明

1. /* USER CODE BEGIN EXPORTED_VARIABLES */
   9 ^+ l2 \+ d; \, P; \
2. void USB_printf(const char *format,  ...);//USB模拟串口的打印函数
   
3. /* USER CODE END EXPORTED_VARIABLES */

复制代码

: [+ j& A' p2 H2 q* \* u
/ ~+ d) c$ e2 w        【3】在usb_cdc_if.c中，调整USB接收函数
; R  I  e2 P! ?

1. static int8_t CDC_Receive_FS(uint8_t* Buf, uint32_t *Len)
   , a8 K0 W$ v2 n; u3 Y
2. {
   
3.   /* USER CODE BEGIN 6 */
   
4.   //新增代码开始处
   
5.         if(*Len<USB_REC_LEN)//判断收到数据量是否小于寄存器上限
   
6.     {
   
7.        uint16_t i;
   ' |) A4 Q; e$ m) ^/ o. S5 M
8.        USB_RX_STA = *Len;//将数据量值放入标志位
   3 x! F$ ~7 p' L0 s
9.        for(i=0;i<*Len;i++)//循环（循环次数=数据数量）
   
10.            USB_RX_BUF[i] = Buf[i];//将数据内容放入数据寄存器
    
11.     }
    ! S+ ^8 E1 U9 z7 s9 `  L
12.   //新增代码结束处
    + k: H( e$ N8 G$ x
13.   USBD_CDC_SetRxBuffer(&hUsbDeviceFS, &Buf[0]);
    $ U7 a! F' ]- g% h2 {3 F
14.   USBD_CDC_ReceivePacket(&hUsbDeviceFS);
    . I& e1 t" D  d# y/ D+ A
15.   return (USBD_OK);
    
16.   /* USER CODE END 6 */
    
17. }

复制代码

; [: D. d2 ?. I/ s4 c        【4】在usb_cdc_if.c中，调整USB发送函数

1. uint8_t CDC_Transmit_FS(uint8_t* Buf, uint16_t Len)
   
2. {
   ; F" @& H9 E/ S8 Z+ _$ r, T8 ]
3.   uint8_t result = USBD_OK;
   * j; S  {! Q( p) I% n
4.   /* USER CODE BEGIN 7 */
   
5.   //注释旧代码
   
6. //  USBD_CDC_HandleTypeDef *hcdc = (USBD_CDC_HandleTypeDef*)hUsbDeviceFS.pClassData;
   
7. //  if (hcdc->TxState != 0){
   
8. //    return USBD_BUSY;
   
9. //  }
   6 Q& G' G7 d& B  w
10. //  USBD_CDC_SetTxBuffer(&hUsbDeviceFS, Buf, Len);
    
11. //  result = USBD_CDC_TransmitPacket(&hUsbDeviceFS);
    
12.   //新增新代码
    2 R3 ^& e; A0 W6 S
13.   uint32_t TimeStart = HAL_GetTick();
    
14.   USBD_CDC_HandleTypeDef *hcdc =  (USBD_CDC_HandleTypeDef*)hUsbDeviceFS.pClassData;
    ) q! G5 h. s& s/ U4 r! l& Y. W/ Y
15.   while(hcdc->TxState)
    , [" ?+ A* }9 H5 d
16.   {
    + G# m& I5 z; ]- c' }, |- A
17.      if(HAL_GetTick()-TimeStart > 10)
    
18.              return USBD_BUSY;
    
19.      else
    4 u* v5 J4 b5 i/ }# d
20.              break;
    8 ]" P9 x, Q. x0 \/ j
21.   }
    ( P# g4 @2 P( P" O
22.   USBD_CDC_SetTxBuffer(&hUsbDeviceFS, Buf,  Len);
    # p$ C, Z8 d; z- B
23.   result =  USBD_CDC_TransmitPacket(&hUsbDeviceFS);
    
24.   TimeStart = HAL_GetTick();
    
25.   while(hcdc->TxState)
    : g0 X5 R3 H. [7 Y3 ~
26.   {
    ! q$ y& [' \2 Z! ^8 }1 D
27.      if(HAL_GetTick()-TimeStart > 10)
    
28.        return USBD_BUSY;
    
29.   }
    / m, U: _( O0 L9 C, k
30.   /* USER CODE END 7 */
    
31.   return result;
    0 X4 i) i  }& V. b/ h
32. }

复制代码

+ s# h! _" B& v% g  a: N* T    【5】在usb_cdc_if.c中，实现USB打印输出函数USB_printf定义

1. /* USER CODE BEGIN PRIVATE_FUNCTIONS_IMPLEMENTATION */
   * c4 H9 I" M7 [4 G, e3 l& d3 C" U: Y8 @3 `
2. #include <stdarg.h>
   . q. q; G1 I5 B9 D( b" w4 T9 V& n
3. void USB_printf(const char *format, ...)//USB模拟串口的打印函数
   % g- F. N, Y6 Y& Q3 Y) O/ J* ~
4. {
   # m# m, e  r! K, O7 B+ {
5.     va_list args;
   
6.     uint32_t length;
   
7.     va_start(args, format);
   & u2 K9 a, Z) \9 K# @% H, G# ?" i
8.     length = vsnprintf((char  *)UserTxBufferFS, APP_TX_DATA_SIZE, (char  *)format, args);
   
9.     va_end(args);
     w+ K& i# G. c& `0 T
10.     CDC_Transmit_FS(UserTxBufferFS, length);
    
11. }
    / O* V( ]0 `2 N+ p( T  R
12. /* USER CODE END PRIVATE_FUNCTIONS_IMPLEMENTATION */

复制代码

        【6】在main.c文件中，添加USB驱动头文件支持

1. /* USER CODE BEGIN Includes */
   
2. #include "../../ICore/led/led.h"
   3 D1 T4 z: {; y  B  G* f( b8 y
3. #include "../../ICore/oled/oled.h"
   5 v# }2 ~+ R4 T+ @
4. #include "../../USB_DEVICE/App/usbd_cdc_if.h"
   8 _! }0 s+ [8 ^  U  f: c5 ?) U
5. /* USER CODE END Includes */

复制代码

        【7】在main主函数初始化处
. I' a  B: s6 K% G+ G+ o

1.   /* USER CODE BEGIN 2 */
   
2.   OLED_init();
   
3.   //设置OLED蓝色背景显示
   ' C0 C; J: `0 n/ W
4.   BSP_LCD_Clear_DMA(LCD_DISP_BLUE);
   , E. W( d. S0 O! T" M
5.   printf("OLED_Clear_DMA\r\n");
   
6.   /* USER CODE END 2 */

复制代码

, p7 Z' @1 @1 x- \3 k# Q) o【8】在main主函数循环体内实现

1.   /* USER CODE BEGIN WHILE */
   
2.   while (1)
   
3.   {
   
4.           //USB模拟串口的查寻接收处理（其编程原理与USART1串口收发相同）
   
5.           if(USB_RX_STA!=0)//判断是否有数据
   
6.           {
   
7.                   OLED_printf(10,42,"%.*s",USB_RX_STA, USB_RX_BUF);
   ) _+ S9 C3 B% e( w" Y
8.                   Toggle_led1();
   
9.                   USB_RX_STA=0;//数据标志位清0
   6 c5 m8 D. k/ }( }! X2 D; f8 l6 N
10.                   memset(USB_RX_BUF,0,sizeof(USB_RX_BUF));//USB串口数据寄存器清0
    
11.                   HAL_Delay(10);//等待
    
12.           }
    . S2 D( M, r+ q. W" o3 N
13.     /* USER CODE END WHILE */

复制代码

四、编译及下载
        编译下载，该开发板原理框图，需要将跳线帽重新插拔设置，相当于原理的USB-ST-LINK连接到USB_MCU上，即原理lpusart通信及ST-LINK下载的USB接口改为连接到USB_MCU的DM/DP引脚上实现通信。

# k; M: l" f5 N6 I- n) J

- n$ t6 L* j! j5 D7 R         更改调线帽后，打开串口工具，发送数据，顺利在点（10,42）位置绘制输入文字，LED1等会切换状态。
% ~# j/ Q4 x; \( h( T, V- O% x( j


————————————————
# t9 x* ~2 l' X  e9 y* `: b版权声明：py_free-物联智能
如有侵权请联系删除


6 j. n2 [3 P- K0 i( \