在进行USB CDC类开发时，无法发送64整数倍的数据(续)

1 前言

此文延续之前相同文章的话题，是对上篇文章的补充，之所以会有此文，主要是之前发现问题是在STM32F4上，解决方案也是基于CubeF4，但是，当相同问题出现在STM32F0上时，使用之前的代码修改并不能适用，这也就是本文的目的所在。
注：需要读懂此文的内容，请先了解上篇文章的内容:
http://blog.csdn.net/flydream0/article/details/53205286

2 分析

2.1 问题的本质原因

在进行USB CDC类开发时，无法从设备端向主机端发送64整数倍数据，最本质的原因就是，当发送数据长度恰好是Data In端点的最大包长整数倍时，最后一包数据必须是零长度的数据包(ZLP)。这是由于在USB标准中，接收端并不是通过已经接收的数据长度来判断是否接收完成，且发送端也并没有给出将要发送多长的数据，因此，接收端在接收数据前，并不知道将要接收的数据是多少，那么，问题就来了，接收端又是如何判断当前的数据已经全部接收了呢？有两点：

• 若接收到的数据包长不足最大包长时，则认为当前传输完成
• 如接收到的数据包长为零时，则认为当前传输完成。

正式由于上述两种判断，当传输的数据刚好是端点的最大包长时，当发送完最后一包(比如64个字节)时，接收端无法判断是否传输结束，进而继续等待下一包数据。这个就是问题本质所在。

2.2 之前的解决方案

知道问题原因后，解决的方法也就变得简单了，总的原则就是，在发送完最后一包数据后，判断发送的包长是否为端点最大包长的整数倍，如是，则补发一个零长度的数据包(ZLP)。

现在来看看上篇文章的修改代码:
在usbd_cdc.c文件中:

static uint8_t  USBD_CDC_DataIn (USBD_HandleTypeDef *pdev, uint8_t epnum)
{
    USBD_CDC_HandleTypeDef   *hcdc = (USBD_CDC_HandleTypeDef*) pdev->pClassData;

    PCD_HandleTypeDef *hpcd =pdev->pData;
    USB_OTG_EPTypeDef *ep;

    ep = &hpcd->IN_ep[epnum];
    if(ep->xfer_len >0 &&ep->xfer_len%ep->maxpacket ==0)//判断当前发送包长是否为端点的最大包长整数倍
    {
        USBD_LL_Transmit (pdev,epnum,NULL,0);
        return USBD_OK;
    }
    else
    {
        if(pdev->pClassData != NULL)
        {
            hcdc->TxState = 0;

            return USBD_OK;
        }
        else
        {
            return USBD_FAIL;
        }
    }
}

如上代码，程序使用if(ep->xfer_len >0 &&ep->xfer_len%ep->maxpacket ==0)来判断当前发送包长是否为端点的最大包长整数倍。这个放在CubeF4中是没有问题的，但是，如放在CubeF0中是有问题的：

• CubeF0中是没有类型USB_OTG_EPTypeDef的端点，对应的，只有PCD_EPTypeDef类型的端点。

• 在CubeF4中ep->xfer_le表示当前的传输长度，而在CubeF0中ep->xfer_le表示的是剩余需要发送的数据长度。

  因此，此方法并不能很好的兼容CubeF4和F1，究其原因，本质上还是，STM32F4采用的USB IP核为USB_OTG_FS,USB_OTG_HS两种IP核，而STM32F0上采用的是USB IP核（STM32F1也是）。因此，本来IP核就不一样，不兼容完全就是正常现象了。

  还有一点，上述代码修改使用了与底层相关的端点类型，这就局限了其适用范围，在切换成另一个USB IP核后就不一定再适用，且USB协议栈是属于中间件件层，原则上与底层要完全抽象分离出来，保持其硬件无关性。这也是我们对中间件代码进行修改的方向，只有这样，才能保证中间件层软件的模块化和通用性。

3 新的解决方法

下面我们就来做一个通用性的解决方法，虽然不一定是最佳方法，但碰到此类问题时不失为一种值得参考的方法。新的方法避免了使用底层数据，完全保持了原先从底层分离的原则。如下：

static uint8_t  USBD_CDC_DataIn (USBD_HandleTypeDef *pdev, uint8_t epnum)
{
  USBD_CDC_HandleTypeDef   *hcdc = (USBD_CDC_HandleTypeDef*) pdev->pClassData;
#if 1
    USBD_EndpointTypeDef    *pep =&pdev->ep_in[epnum];
    if(hcdc !=NULL)
    {
        if(pep->rem_length>0 && pep->total_length >0 && pep->total_length %pep->maxpacket ==0)
        {
            pep->rem_length -=pep->total_length;
            USBD_LL_Transmit (pdev,epnum,NULL,0);   //send ZLP
            return USBD_OK;
        }
        else
        {
            if(pdev->pClassData != NULL)
            {

                hcdc->TxState = 0;

                return USBD_OK;
            }
            else
            {
                return USBD_FAIL;
            }
        }
    }
#else
  if(pdev->pClassData != NULL)
  {

    hcdc->TxState = 0;

    return USBD_OK;
  }
  else
  {
    return USBD_FAIL;
  }
#endif
}

如上代码，代码使用了pdev->ep_in[epnum]的数据成员rem_length(剩余数据长度)和total_length(数据总长度)来判断是否需要再发送ZLP。其实不使用rem_length也是可以的。

接下来，我们就需要保证rem_length和total_length的准确性即可。在这里，我们模仿端点0中对应值的设置,原则上只修改到usbd_conf.c和usbd_cdc.c文件，并未修改usb核的三个源码文件(usbd_core.c,usbd_ioreq.c,usbd_ctlreq.c)。从而保证其影响范围控制在USB CDC类的范围内。
Total_length是在usb reset的回调函数中设置:
//usbd_conf.c usbd_conf.c是用户文件

void HAL_PCD_ResetCallback(PCD_HandleTypeDef *hpcd)
{
USBD_HandleTypeDef *pdev =(USBD_HandleTypeDef*)hpcd->pData;
  USBD_SpeedTypeDef speed = USBD_SPEED_FULL;

  /*Set USB Current Speed*/
  switch (hpcd->Init.speed)
  {
  case PCD_SPEED_FULL:
    speed = USBD_SPEED_FULL;
    break;

  default:
    speed = USBD_SPEED_FULL;
    break;
  }
  USBD_LL_SetSpeed((USBD_HandleTypeDef*)hpcd->pData, speed);
//对pdev->ep_in[xx]的最大包长赋值
pdev->ep_in[CDC_IN_EP &0x7FU].maxpacket =USB_FS_MAX_PACKET_SIZE;
pdev->ep_out[CDC_OUT_EP &0x7FU].maxpacket =USB_FS_MAX_PACKET_SIZE;
pdev->ep_in[CDC_CMD_EP &0x7FU].maxpacket =CDC_CMD_PACKET_SIZE;
  /*Reset Device*/
  USBD_LL_Reset((USBD_HandleTypeDef*)hpcd->pData);
}

如上，在USB复位中断回调函数中实现了对非0端点的其他端点的最大包长赋值，并存储在dev->ep_in[xx]中，注意这里是dev的成员ep_in[xx]中，并不是PCD中的端点中。

同样在usbd_conf.c文件中:

USBD_StatusTypeDef  USBD_LL_Transmit (USBD_HandleTypeDef *pdev,
                                      uint8_t  ep_addr,
                                      uint8_t  *pbuf,
                                      uint16_t  size)
{
  HAL_StatusTypeDef hal_status = HAL_OK;
  USBD_StatusTypeDef usb_status = USBD_OK;

pdev->ep_in[ep_addr &0x7FU].total_length =size;
  hal_status = HAL_PCD_EP_Transmit(pdev->pData, ep_addr, pbuf, size);
//…

如上代码，在USBD_LL_Transmit函数中，实现了对pev->ep_in[xx]端点的发送长度赋值。

最后就差rem_length赋值了:
在usbd_cdc.c文件中:

uint8_t  USBD_CDC_TransmitPacket(USBD_HandleTypeDef *pdev)
{
  USBD_CDC_HandleTypeDef   *hcdc = (USBD_CDC_HandleTypeDef*) pdev->pClassData;

  if(pdev->pClassData != NULL)
  {
    if(hcdc->TxState == 0)
    {
      /* Tx Transfer in progress */
      hcdc->TxState = 1;
    pdev->ep_in[CDC_IN_EP &0x7FU].total_length =hcdc->TxLength;
    pdev->ep_in[CDC_IN_EP &0x7FU].rem_length =hcdc->TxLength;
      /* Transmit next packet */
      USBD_LL_Transmit(pdev,
                       CDC_IN_EP,
                       hcdc->TxBuffer,
                       hcdc->TxLength);

      return USBD_OK;
    }
    else
    {
      return USBD_BUSY;
    }
  }
  else
  {
    return USBD_FAIL;
  }
}

如上，在发送时，dev->ep_in[xx]端点的rem_length剩余长度会初始为发送总长度，在发送完成中断中，rem_length会即使更新，见之前的USBD_CDC_DataIn函数，这样就基本修改完成了。

4 测试验证

修改的代码是与底层分离的，因此原则上使用与STM32全系列带USB的MCU，但这里我们只验证了STM32F0与STM32F4，本文给出的示例代码分别对应了STM32F072B-Discovery和STM32F4-Discovery(STM32F407)板，且在device与host端双向无限发送数据的情况还均能稳定，因此测试结果是通过的。

5 注意事项

• 发送完成中断是指将所有要发送的数据都发送完后产生的中断，USB 外设并不会自动根据包长情况决定是否发送ZLP；且这个中断一般是用作通知(Notification)的,可以在此回调中执行少数工作，比如状态更新等等，但原则上不要做其他大量繁重工作，避免影响通讯的稳定性能。
• 而接收中断却不相同，不管有没有达到最大包长，只要接收到一包数据就会产生一次中断，进而回调到USBD_CDC_DataOut回调函数。这个是与Data_In不一样的地方。
• 若Host端向Device端发送64个字节，按标准USB，host端也应该发送ZLP，但实际上Host可能并没有发送ZLP，在这种情况下，STM32依然可以正常接收，这是由于不管有没有等到ZLP，MCU端依然会产生接收完成中断，最终回调到DataOut函数中。
• 无限从device向Host端发送数据时，需要在Host端打开串口并接收，不然在发送若干条Data_In数据后，Host端会NACK拒绝.这个由于Host端的接收缓存有限，在缓存满了后无法再接收，因此只能NACK拒绝。在打开出口后，缓存中的数据被移走，腾出新的接收空间后才能继续接收数据。

最后附上完整工程源码,下载地址: http://download.csdn.net/detail/flydream0/9833821