一、USB_OTG简介
( E6 Y9 w. V' V$ O- {( O3 ?        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。

: }" `9 |+ M# P7 `# @5 x1 A        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

        OTG实现时，额外配置ID引脚：
$ U1 i' m# l' D  }1 k, ]4 n- {            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，
6 L$ |1 [4 ?9 Z/ J/ A) M% ~
        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; V" a# ~4 j# z7 N4 T0 `
        额外地需要支持SOF和NOF时，需要加配置SOF和NOF引脚。

& [. `: I; `; ]: ^; \4 F        例如本文采用的STM32L496VGT3芯片，其配置支持到的引脚如下：
, Y; d7 \+ A. \1 @8 t

8 s- n3 N3 Y3 j/ Y- {6 t0 D* p
# r! K9 O, ]8 r7 w0 {, C. DUSB协议栈的层次划分
    一个Host可能有一个或者多个Device
* Y5 ]# j5 v# n8 g" \& y& \3 z    一个Device可能有一个或者多个Interface
8 Z' ^! ~. D6 s1 A  r- V# F4 N    一个Interface可能有一个或者多个Endpoint
        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。
        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。
  o3 q' w4 V9 M5 Y# m! Z        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。
! e$ a, b, a3 Q" G' p0 ]$ ?& X

二、创建工程及USB_Device配置
        本博文基于STM32L496VGTX3芯片实现
% E: x; S! m5 _- v
        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。

- [: c  R8 k8 C7 w5 p6 D/ o4 t9 v        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。
* a) b  j6 g/ ~: D( P
4 i% k; m/ {( l/ I( B7 o- e1 E. j

        确保USB_OTG_FS的中断功能已经开启。
2 H  p7 N3 q' `# ^1 _

6 `+ t% J* h8 T( Q- }+ p
         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。
: m. ?' B7 ~5 Q* l6 a! C


         设备描述符按默认设置：
4 k( c& r& e3 a4 F- N
9 x, m! G8 I/ b) O' I

         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。

$ `1 F4 v$ e6 |) U( e* n
) X$ \$ {3 b' h) R
3 O* }1 j0 T0 k* H         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：

! |0 w% [/ |5 O/ a

三、USB_Device驱动实现设计
7 Z5 {' ]# v8 B9 f& @2 R( B        【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）
6 S8 B7 q$ [) s7 [/ ^

1. /* USER CODE BEGIN INCLUDE */
   ( J" `, U# H+ p9 S8 A3 g* \# ?: N  B
2. #define USB_REC_LEN   256//定义USB串口最大接收字节数
   4 @% E4 }5 G" M+ d; g7 z0 I
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

+ N6 x. _' l' l3 l1 Y        【2】在usb_cdc_if.h中，添加USB打印输出函数USB_printf声明
, A% d8 U  m- q+ S2 @& v1 l$ X4 c

1. /* USER CODE BEGIN EXPORTED_VARIABLES */
   
2. void USB_printf(const char *format,  ...);//USB模拟串口的打印函数
   $ k' A1 }$ d) U! l
3. /* USER CODE END EXPORTED_VARIABLES */

复制代码

2 @: u$ u# Z: ~( @) B; L0 r        【3】在usb_cdc_if.c中，调整USB接收函数
! Y/ t$ ]# v0 {5 i- i

1. static int8_t CDC_Receive_FS(uint8_t* Buf, uint32_t *Len)
   ! q  y+ t3 q# U# g: @# Z
2. {
   1 W. {) v, U$ X
3.   /* USER CODE BEGIN 6 */
   7 ]- |* H: ]7 v# H6 A, x
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;
   
8.        USB_RX_STA = *Len;//将数据量值放入标志位
   4 w( E* g2 X3 y* I% Q7 T) `
9.        for(i=0;i<*Len;i++)//循环（循环次数=数据数量）
   7 c+ |: x4 J$ N( U
10.            USB_RX_BUF[i] = Buf[i];//将数据内容放入数据寄存器
    8 I  j% M0 s3 m1 |; {
11.     }
    
12.   //新增代码结束处
    
13.   USBD_CDC_SetRxBuffer(&hUsbDeviceFS, &Buf[0]);
    
14.   USBD_CDC_ReceivePacket(&hUsbDeviceFS);
    
15.   return (USBD_OK);
    5 ~8 {6 |) X) V6 X) F3 g
16.   /* USER CODE END 6 */
    
17. }

复制代码

        【4】在usb_cdc_if.c中，调整USB发送函数
3 \" c- z8 I( r9 A' }  m! N

1. uint8_t CDC_Transmit_FS(uint8_t* Buf, uint16_t Len)
   ( z5 G, t+ @5 G' T6 c9 R
2. {
   
3.   uint8_t result = USBD_OK;
   % i+ c3 @2 m; H- ?5 {
4.   /* USER CODE BEGIN 7 */
   ' ]8 l3 D# D2 n) P- ^' \9 S/ l
5.   //注释旧代码
   
6. //  USBD_CDC_HandleTypeDef *hcdc = (USBD_CDC_HandleTypeDef*)hUsbDeviceFS.pClassData;
   % l/ w% R9 n* a
7. //  if (hcdc->TxState != 0){
   
8. //    return USBD_BUSY;
   - C0 {) O- `/ T: c. M
9. //  }
   
10. //  USBD_CDC_SetTxBuffer(&hUsbDeviceFS, Buf, Len);
    + l( X1 |- x+ b
11. //  result = USBD_CDC_TransmitPacket(&hUsbDeviceFS);
    : m: _: g" G& ]% D% x+ {; ?
12.   //新增新代码
    & E, p2 P( A* s, |$ ]4 y2 y
13.   uint32_t TimeStart = HAL_GetTick();
    8 i- c: l+ a. z
14.   USBD_CDC_HandleTypeDef *hcdc =  (USBD_CDC_HandleTypeDef*)hUsbDeviceFS.pClassData;
    
15.   while(hcdc->TxState)
    
16.   {
    
17.      if(HAL_GetTick()-TimeStart > 10)
    6 a# L3 @1 ]5 g3 F$ H- U+ |
18.              return USBD_BUSY;
    
19.      else
    8 S6 R8 O; r3 K  c4 X* `
20.              break;
    / |. \6 X3 |4 Y& V0 r
21.   }
    - O6 H" F+ P; w3 s
22.   USBD_CDC_SetTxBuffer(&hUsbDeviceFS, Buf,  Len);
    . Q; n4 ~7 w1 @5 d8 Y4 @4 K
23.   result =  USBD_CDC_TransmitPacket(&hUsbDeviceFS);
    4 }" c; D5 y- V) `# z* E
24.   TimeStart = HAL_GetTick();
    
25.   while(hcdc->TxState)
    ) ]  e/ N7 p" I" X! r7 F
26.   {
    % S  Z/ L" r# c
27.      if(HAL_GetTick()-TimeStart > 10)
    
28.        return USBD_BUSY;
    5 K1 m4 U8 m3 s4 a: n/ s
29.   }
    
30.   /* USER CODE END 7 */
    
31.   return result;
    3 }. @$ t* |& U# p) T/ I. W
32. }

复制代码

    【5】在usb_cdc_if.c中，实现USB打印输出函数USB_printf定义
2 J4 c  y$ B$ i% S5 h0 u$ [

1. /* USER CODE BEGIN PRIVATE_FUNCTIONS_IMPLEMENTATION */
   
2. #include <stdarg.h>
   
3. void USB_printf(const char *format, ...)//USB模拟串口的打印函数
   * `9 \4 J% Q% P2 g* ?! D
4. {
   
5.     va_list args;
   
6.     uint32_t length;
   
7.     va_start(args, format);
   
8.     length = vsnprintf((char  *)UserTxBufferFS, APP_TX_DATA_SIZE, (char  *)format, args);
   ' @7 C! e' e% k3 F! s$ ^/ P) R
9.     va_end(args);
   ) E* K8 X, O9 j: I+ }
10.     CDC_Transmit_FS(UserTxBufferFS, length);
    # v7 _' A7 Q, f7 N
11. }
    9 P: @0 g/ R. P/ y5 e
12. /* USER CODE END PRIVATE_FUNCTIONS_IMPLEMENTATION */

复制代码

$ R! d1 l8 c+ g+ h1 t. [1 Q. d" d        【6】在main.c文件中，添加USB驱动头文件支持
& A( D! C9 S& Q! ^8 \) {

1. /* USER CODE BEGIN Includes */
     z  d2 a- S6 z3 b" u
2. #include "../../ICore/led/led.h"
   , q7 g& k1 {: e, J
3. #include "../../ICore/oled/oled.h"
   ! d  s9 s% ~# {0 b+ Y+ X% B
4. #include "../../USB_DEVICE/App/usbd_cdc_if.h"
   
5. /* USER CODE END Includes */

复制代码

9 a, r# b6 {7 u/ {        【7】在main主函数初始化处

1.   /* USER CODE BEGIN 2 */
   " k2 e% u3 c6 p2 d
2.   OLED_init();
   . H3 Q/ ?2 C& J. k9 }
3.   //设置OLED蓝色背景显示
   
4.   BSP_LCD_Clear_DMA(LCD_DISP_BLUE);
   ; X1 Y4 c5 L# M% ?3 _- |
5.   printf("OLED_Clear_DMA\r\n");
   
6.   /* USER CODE END 2 */

复制代码

- @1 v. G8 f3 R3 s8 z! B3 K5 ^% H【8】在main主函数循环体内实现

1.   /* USER CODE BEGIN WHILE */
   
2.   while (1)
   
3.   {
   1 h+ Z% c/ K) q. ]8 ~5 k) r
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）
   0 a  k( i9 l4 d( [! f3 I: a$ S5 J+ o+ b
5.           if(USB_RX_STA!=0)//判断是否有数据
   ' A7 w8 l+ _3 I3 L$ X
6.           {
   
7.                   OLED_printf(10,42,"%.*s",USB_RX_STA, USB_RX_BUF);
   1 v1 `( H- _0 H
8.                   Toggle_led1();
   ( k6 y# B7 C# Z: N% u3 }+ x4 h
9.                   USB_RX_STA=0;//数据标志位清0
   - F- D3 D/ S6 H4 @
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.           }
    % O# v. Y* P5 u1 B* S
13.     /* USER CODE END WHILE */

复制代码

; f& F0 g+ _8 \! @' r# b8 I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。
& C7 t( l7 ]; k  [  K5 g/ t. h


4 _2 p! E6 h, J" `) ]/ z  a/ }4 p         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。


3 J5 ^7 ]) b: L  O6 m
5 T8 {, M1 U; P6 w+ ]; v————————————————
, H- T6 m5 k, _' \& x版权声明：py_free-物联智能
/ _! W5 D5 V1 B' x3 k2 b! K4 V2 ~! e如有侵权请联系删除
. k/ o6 c  d$ L  O; L

6 \6 @0 ^& ^: G; v7 d