STM32 USB详细使用说明
说明：使用的是ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＺＥＴ６
硬件原理图
在开始枚举设备的一些初始化
void bsp_USBInit(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_USB_PULL_UP, ENABLE);
USB_CABLE_DISABLE();
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = PIN_USB_PULL_UP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USB_LP_CAN1_RX0_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
RCC_USBCLKConfig(RCC_USBCLKSource_PLLCLK_1Div5);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USB, ENABLE);
USB_Init();
}
现在开始分析真正的初始化
第一步：初始化，总线复位及向默认地址 0发送 GET_DESCRIPTOR指令包，请求设备描述
1）Index[4 - 5]：表示 USB插入总线复位；
2）Index[7 -8]：表示主机向默认地址发送GET_DESCRIPTOR指令包，详细信
息也抓出来了，如（图二）所示
3）Index[15 - 17]：表示设备向主机发送设备描述数据 Index[16]
4）Index[18 - 19]：表示主机完成 GET_DESCRIPTOR指令后，给设备发送一个
空应答
现在具体的分析１０３的ｕｓｂ的执行过程按顺序向下执行
***************（1）**************
DEVICE_INFO*pInformation;
DEVICE_PROP*pProperty;
DEVICE_PROP Device_Property=
{
Joystick_init,
Joystick_Reset,
Joystick_Status_In,
Joystick_Status_Out,
Joystick_Data_Setup,
Joystick_NoData_Setup,
Joystick_Get_Interface_Setting,
Joystick_GetDeviceDescriptor,
Joystick_GetConfigDescriptor,
Joystick_GetStringDescriptor,
0,
0x40
};
USER_STANDARD_REQUESTS User_Standard_Requests=
{
Joystick_GetConfiguration,
Joystick_SetConfiguration,
Joystick_GetInterface,
Joystick_SetInterface,
Joystick_GetStatus,
Joystick_ClearFeature,
Joystick_SetEndPointFeature,
Joystick_SetDeviceFeature,
Joystick_SetDeviceAddress
};
//USB内核将主机发送过来的用于实现USB设备的设置包保存在设备信息结构表中
typedef struct _DEVICE_INFO
{
uint8_tUSBbmRequestType;
uint8_tUSBbRequest;
uint16_t_uint8_tUSBwValues;
uint16_t_uint8_tUSBwIndexs;
uint16_t_uint8_tUSBwLengths;
uint8_tControlState;
uint8_t Current_Feature;
uint8_tCurrent_Configuration;
uint8_tCurrent_Interface;
uint8_tCurrent_AlternateSetting;
ENDPOINT_INFO Ctrl_Info;
}DEVICE_INFO;
usb_init.c文件里面的
void USB_Init(void)
{
pInformation =&Device_Info;
pInformation->ControlState =2;
pProperty =&Device_Property;
pUser_Standard_Requests =&User_Standard_Requests;
pProperty->Init();
}
***************（2）**************通过函数指针指向这个初始化函数pProperty 在usb_prop.c文件里面
void Joystick_init(void)
{
Get_SerialNum(); //得到串行号
pInformation->Current_Configuration=0; //
PowerOn(); //将USB上电 连接设备
USB_SIL_Init(); //主要是CNTR寄存器的初始化
bDeviceState =UNCONNECTED; //设备状态标志 当前状态未连接
}
hw_config.c文件里面这个和标准的不一样有改动，获取设备版本号，将其存入到版本号字符串。
voidGet_SerialNum(void) //得到串行号
{
uint32_tDevice_Serial0, Device_Serial1, Device_Serial2;
Device_Serial0 = *(__IO uint32_t*)(0x1FFFF7E8);
Device_Serial1 = *(__IO uint32_t*)(0x1FFFF7EC);
Device_Serial2 = *(__IO uint32_t*)(0x1FFFF7F0);
Device_Serial0 += Device_Serial2;
if(Device_Serial0 != 0)
{
IntToUnicode (Device_Serial0,&Joystick_StringSerial[2] , 8);
IntToUnicode (Device_Serial1,&Joystick_StringSerial[18], 4);
}
}
usb_pwr.c文件里面在这个文件里面只是使能了复位，挂起，唤醒中断，在PowerOn函数使能了复位中断以后，将进入到USB的复位中断里面去。
然后再执行函数USB_SIL_Init将所有的USB中断都打开。在D+被接通上拉以后，设备就能被主机检测到。
RESULT PowerOn(void)
{
#ifndef STM32F10X_CL
uint16_t wRegVal;
USB_Cable_Config(ENABLE); //将USB上电连接
//对USB模块强制复位，类似于USB总线上的复位信号。USB模块将一直保持在复位状态下
//直到软件清除此位。如果USB复位中断被使能，将产生一个复位中断。
wRegVal =CNTR_FRES; //强制复位
_SetCNTR(wRegVal);
wInterrupt_Mask = 0;
_SetCNTR(wInterrupt_Mask); //清除复位信号
_SetISTR(0);
wInterrupt_Mask = CNTR_RESETM | CNTR_SUSPM |CNTR_WKUPM;
_SetCNTR(wInterrupt_Mask);
#endif
return USB_SUCCESS;
}
usb_istr.c文件里面，下面只写了进入到复位中断函数，进入到USB连接状态
void USB_Istr(void)
{
wIstr =_GetISTR();
#if (IMR_MSK &ISTR_RESET) //USB复位请求中断
if (wIstr & ISTR_RESET&wInterrupt_Mask)
{
_SetISTR((uint16_t)CLR_RESET); //清楚复位中断标志
Device_Property.Reset(); //进入到复位中断
#ifdef RESET_CALLBACK
RESET_Callback();
#endif
}
#end
}
usb_prop.c文件里面，实现对端点的设置。
void Joystick_Reset(void)
{
pInformation->Current_Configuration =0;
pInformation->Current_Interface =0;
pInformation->Current_Feature =Joystick_ConfigDescriptor[7]; //供电模式选择
#ifdefSTM32F10X_CL
OTG_DEV_EP_Init(EP1_IN, OTG_DEV_EP_TYPE_INT, 4);
#else
SetBTABLE(BTABLE_ADDRESS); //分组缓冲区描述表地址设置
SetEPType(ENDP0,EP_CONTROL); //初始化为控制端点类型
SetEPTxStatus(ENDP0,EP_TX_STALL); //端点以STALL分组响应所有的发送请求。
//也就是端点状态设置成发送无效，也就是主机的IN令牌包来的时候，回送一个STALL。
SetEPRxAddr(ENDP0,ENDP0_RXADDR); //设置端点0描述符的接受地址，
SetEPTxAddr(ENDP0,ENDP0_TXADDR); //设置端点0描述符的发送地址
Clear_Status_Out(ENDP0);
//仅用于控制端点 如果STATUS_OUT位被清除，OUT分组可以包含任意长度的数据
SetEPRxCount(ENDP0,Device_Property.MaxPacketSize);
//设置端点0的接受字节寄存器的最大值是64
SetEPRxValid(ENDP0); //设置接受端点有效
SetEPType(ENDP1,EP_INTERRUPT); //初始化为中断端点类型
SetEPTxAddr(ENDP1,ENDP1_TXADDR); //设置发送数据的地址
SetEPTxCount(ENDP1,4); //设置发送的长度
SetEPRxStatus(ENDP1,EP_RX_DIS); //设置接受端点关闭
SetEPTxStatus(ENDP1,EP_TX_NAK); //设置发送端点端点非应答
SetDeviceAddress(0); //设置设备用缺省地址相应
#endif
bDeviceState =ATTACHED; //当前状态连接
}
usb_sil.c的文件里面，主要是使能了如下这些中断
CNTR_CTRM 正确传输(CTR)中断使能 CNTR_WKUPM唤醒中断使能
CNTR_SUSPM 挂起(SUSP)中断使能 CNTR_ERRM 出错中断使能
CNTR_SOFM 帧首中断使能 CNTR_ESOFM 期望帧首中断使能CNTR_RESETM设置此位将向PC主机发送唤醒请求。根据USB协议，如果此位在1ms到15ms内保持有效，主机将对USB模块实行唤醒操作。
uint32_t USB_SIL_Init(void)
{
#ifndef STM32F10X_CL
_SetISTR(0); //清除中断标志
wInterrupt_Mask = IMR_MSK;
//这组寄存器用于定义USB模块的工作模式，中断的处理，设备的地址和读取当前帧的编号
_SetCNTR(wInterrupt_Mask); //设置相应的控制寄存器
#else
OTG_DEV_Init();
#endif
return 0;
}
***************（3）**************
1.获取设备描述符
usb_int.c的文件里面
低优先级中断 在控制中断 批量传输下使用（在单缓冲模式下使用）
当一次正确的OUT,SETUP,IN数据传输完成后，硬件会自动设置此位为NAK状态，使应用程序有足够的时间处理完当前传输的数据后，响应下一个数据分组
void CTR_LP(void)
{
__IO uint16_t wEPVal = 0;
while (((wIstr =_GetISTR()) & ISTR_CTR) != 0)
{
EPindex = (uint8_t)(wIstr &ISTR_EP_ID); //读出端点ID
if (EPindex==0) //如果是端点0
{
SaveRState =_GetENDPOINT(ENDP0); //读取端点0寄存器USB_EP0R
SaveTState = SaveRState &EPTX_STAT; //保存发送状态位
SaveRState &= EPRX_STAT; //保存接受状态位
_SetEPRxTxStatus(ENDP0,EP_RX_NAK,EP_TX_NAK); //端点以NAK分组响应所有的发送和接受请求（解释在上面）
if ((wIstr & ISTR_DIR) ==0) //IN令牌，数据被取走
{
_ClearEP_CTR_TX(ENDP0); //清除正确发送标志位
In0_Process(); //处理INT事件
_SetEPRxTxStatus(ENDP0,SaveRState,SaveTState);
return;
}
else
{
wEPVal =_GetENDPOINT(ENDP0); //得到端点0寄存器的数据
if ((wEPVal &EP_SETUP) !=0) //SETUP分组传输完成标志
{
_ClearEP_CTR_RX(ENDP0);
Setup0_Process(); //处理SETUP事件
//程序会进入到这个函数里面
_SetEPRxTxStatus(ENDP0,SaveRState,SaveTState);
return;
}
else if ((wEPVal & EP_CTR_RX) != 0)
{
_ClearEP_CTR_RX(ENDP0);
Out0_Process(); //处理OUT事件
_SetEPRxTxStatus(ENDP0,SaveRState,SaveTState);
return;
}
}
}
else //如果是除端点0以外的端点
{
wEPVal =_GetENDPOINT(EPindex); //得到相应端点寄存器值
if ((wEPVal & EP_CTR_RX) !=0) //检测正确接收标志 PC-USB OUTint
{
_ClearEP_CTR_RX(EPindex); //清除相应的标志
(*pEpInt_OUT[EPindex-1])(); //调用OUT int服务功能
}
if ((wEPVal & EP_CTR_TX) !=0) //检测正确发送标志 USB-PC IN int
{
_ClearEP_CTR_TX(EPindex); //清除相应的标志
(*pEpInt_IN[EPindex-1])(); //调用IN int服务功能
}
}
}
}
usb_coer.c的文件里面，主要是得到主机发来的标准请求命令
uint8_t Setup0_Process(void)
{
union
{
uint8_t*b;
uint16_t*w;
} pBuf;
#ifdef STM32F10X_CL
USB_OTG_EP *ep;
uint16_t offset = 0;
ep = PCD_GetOutEP(ENDP0);
pBuf.b = ep->xfer_buff;
#else
uint16_t offset = 1;
//得到接受缓冲区地址寄存器地址
pBuf.b = PMAAddr + (uint8_t*)(_GetEPRxAddr(ENDP0) * 2);
#endif
if(pInformation->ControlState != PAUSE)
{
pInformation->USBbmRequestType = *pBuf.b++;
pInformation->USBbRequest = *pBuf.b++;
pBuf.w+= offset;
pInformation->USBwValue = ByteSwap(*pBuf.w++);
pBuf.w+= offset;
pInformation->USBwIndex =ByteSwap(*pBuf.w++);
pBuf.w+= offset;
pInformation->USBwLength = *pBuf.w;
}
pInformation->ControlState =SETTING_UP;
if(pInformation->USBwLength == 0)
{
NoData_Setup0();
}
else
{
Data_Setup0(); //由于是有数据的传输，所有要进入到这个函数
}
return Post0_Process();
}
usb_core.c的文件里面，这里只是选取了GETDESCRIPTOR
的程序部分，其他的部分删除了
void Data_Setup0(void)
{
uint8_t *(*CopyRoutine)(uint16_t);
RESULT Result;
uint32_t Request_No =pInformation->USBbRequest;
uint32_tRelated_Endpoint, Reserved;
uint32_t wOffset, Status;
CopyRoutine =NULL;
wOffset = 0;
//看标准请求码格式就知道了
if (Request_No ==GET_DESCRIPTOR)
{
//pInformation->USBbmRequestType是下面的两种标准请求或设备请求
if(Type_Recipient == (STANDARD_REQUEST | DEVICE_RECIPIENT))
{
uint8_t wValue1 =pInformation->USBwValue1; //高一字节得到描述表种类一共有5种
if (wValue1 ==DEVICE_DESCRIPTOR) //设备描述
{
CopyRoutine = pProperty->GetDeviceDescriptor;
}
else if (wValue1 == CONFIG_DESCRIPTOR)
{
CopyRoutine = pProperty->GetConfigDescriptor;//配置描述
}
else if (wValue1 == STRING_DESCRIPTOR)
{
CopyRoutine = pProperty->GetStringDescriptor;//字符串描述
}
}
}
if(CopyRoutine)
{
pInformation->Ctrl_Info.Usb_wOffset =wOffset; //本子程序的wOffset是0
pInformation->Ctrl_Info.CopyData = CopyRoutine;//使指针pInformation->Ctrl_Info.CopyData指向CopyRoutine
(*CopyRoutine)(0); //第一次执行时Length=0 返回的是有效数据的长度存储到pInformation->Ctrl_Info.Usb_wLength
Result =USB_SUCCESS;
}
else
{ //如果标准请求不存在 看类 厂商请求中是否有
Result =(*pProperty->Class_Data_Setup)(pInformation->USBbRequest);
if (Result== USB_NOT_READY)
{
pInformation->ControlState =PAUSE;
return;
}
}
if(pInformation->Ctrl_Info.Usb_wLength ==0xFFFF) //如果字符的长度是0xffff
{
pInformation->ControlState =PAUSE;
return;
}
if ((Result == USB_UNSUPPORT) ||(pInformation->Ctrl_Info.Usb_wLength == 0))
{
pInformation->ControlState =STALLED;
return;
}
if(ValBit(pInformation->USBbmRequestType,7)) //D7表示数据传输方向1：设备向主机
{
__IOuint32_t wLength = pInformation->USBwLength;
//设置使其为USB主机设置的长度 本程序HID 鼠标 pProperty->MaxPacketSize是0x40
if(pInformation->Ctrl_Info.Usb_wLength>wLength)
{
pInformation->Ctrl_Info.Usb_wLength =wLength;
//将其设置为主机要求的
}
else if(pInformation->Ctrl_Info.Usb_wLength
{
if (pInformation->Ctrl_Info.Usb_wLength
{
Data_Mul_MaxPacketSize = FALSE;
}
else if ((pInformation->Ctrl_Info.Usb_wLength %pProperty->MaxPacketSize) == 0) //如果是其整数倍
{
Data_Mul_MaxPacketSize = TRUE;
}
}
pInformation->Ctrl_Info.PacketSize =pProperty->MaxPacketSize;
DataStageIn();
}
else //主机向设备
{
pInformation->ControlState = OUT_DATA;
vSetEPRxStatus(EP_RX_VALID);
}
return;
}
usb_coer.c的文件里面
voidDataStageIn(void)
{
ENDPOINT_INFO *pEPinfo =&pInformation->Ctrl_Info; //端点信息保存在指针变量中
uint32_t save_wLength =pEPinfo->Usb_wLength; //得到字符的长度
uint32_t ControlState =pInformation->ControlState; //得到当前的状态
uint8_t*DataBuffer;
uint32_t Length;
if((save_wLength == 0) &&(ControlState == LAST_IN_DATA))//如果字符长度为0 且控制状态是最后输入的数据
{
if(Data_Mul_MaxPacketSize ==TRUE) //如果字符的长度是数据包的整数倍
{
Send0LengthData();
ControlState = LAST_IN_DATA;
Data_Mul_MaxPacketSize =FALSE; //这一次发送0字节状态转为最后输入阶段
}
else //字符的长度比数据包要小
{ //数据已经发送完
ControlState = WAIT_STATUS_OUT;
#ifdefSTM32F10X_CL
PCD_EP_Read (ENDP0, 0, 0);
#endif
#ifndefSTM32F10X_CL
vSetEPTxStatus(EP_TX_STALL); //设置端点的发送状态停止
#endif
}
gotoExpect_Status_Out;
}
Length =pEPinfo->PacketSize; //得到数据包大小 64字节
ControlState = (save_wLength<= Length) ? LAST_IN_DATA :IN_DATA;//比较大小得到是LAST_IN_DATA还是IN_DATA 18字节<64字节 ControlState =LAST_IN_DATA
if (Length> save_wLength)
{
Length =save_wLength;
}
DataBuffer =(*pEPinfo->CopyData)(Length);//DataBuffer指向要复制数据的地址这个地址是随Usb_wOffset变化的
#ifdef STM32F10X_CL
PCD_EP_Write (ENDP0, DataBuffer, Length);
#else
//GetEPTxAddr(ENDP0) 得到发送缓冲区相应端点的地址
//将DataBuffer中的数据复制到相应的发送缓冲区中
UserToPMABufferCopy(DataBuffer,GetEPTxAddr(ENDP0), Length);
#endif
SetEPTxCount(ENDP0, Length); //设置相应的端点要发送的字节数
pEPinfo->Usb_wLength -= Length;//等于0
pEPinfo->Usb_wOffset += Length;//偏移到18
vSetEPTxStatus(EP_TX_VALID); //使能发送端点 只要主机的IN令牌包一来SIE就会将描述符返回给主机
USB_StatusOut();
//设置接收端点有效这个实际上使接受也有效，
Expect_Status_Out:
pInformation->ControlState =ControlState; //保存控制状态
}
***************（4）**************
uint8_tIn0_Process(void)
{
uint32_t ControlState =pInformation->ControlState;
if ((ControlState == IN_DATA)|| (ControlState ==LAST_IN_DATA))//进入到这里
{
DataStageIn();//第一次取设备描述符只取一次当前的状态变为WAIT_STATUS_IN 表明设备等待状态过程主机输出0字节
ControlState = pInformation->ControlState;
}
else if (ControlState ==WAIT_STATUS_IN) //设置地址状态阶段进入这个程序
{
if((pInformation->USBbRequest == SET_ADDRESS)&&
(Type_Recipient == (STANDARD_REQUEST | DEVICE_RECIPIENT)))
{
SetDeviceAddress(pInformation->USBwValue0); //设置使用新的地址
pUser_Standard_Requests->User_SetDeviceAddress();
}
(*pProperty->Process_Status_IN)();
ControlState=STALLED; //变为这个状态
}
else
{
ControlState= STALLED;
}
pInformation->ControlState =ControlState;
return Post0_Process();
}
uint8_tOut0_Process(void)
{
uint32_t ControlState =pInformation->ControlState;
if ((ControlState == IN_DATA)|| (ControlState == LAST_IN_DATA))
{
//主机在完成传输前终止传输
ControlState= STALLED;
}
else if ((ControlState == OUT_DATA) ||(ControlState == LAST_OUT_DATA))
{
DataStageOut();
ControlState= pInformation->ControlState;
}
else if (ControlState ==WAIT_STATUS_OUT) //进入到这个里面
{
(*pProperty->Process_Status_OUT)();//这个函数其实什么也没做
#ifndef STM32F10X_CL
ControlState =STALLED; //状态变成了终止发送和接受
#endif
}
else
{
ControlState= STALLED;
}
pInformation->ControlState =ControlState;
return Post0_Process();
}
***************（5）**************
获取设备描述符以后，主机再一次的复位设备，设备又进入初始状态。开始枚举的第二步设置地址。
void NoData_Setup0(void)
{
RESULT Result = USB_UNSUPPORT;
uint32_t RequestNo =pInformation->USBbRequest;
uint32_t ControlState;
if(Type_Recipient == (STANDARD_REQUEST |DEVICE_RECIPIENT)) //设备请求
{
else if (RequestNo ==SET_ADDRESS) /设置地址
{
if ((pInformation->USBwValue0 > 127)|| (pInformation->USBwValue1 != 0)
|| (pInformation->USBwIndex != 0)
|| (pInformation->Current_Configuration != 0))
{
ControlState = STALLED;
goto exit_NoData_Setup0;
}
else
{
Result = USB_SUCCESS;
#ifdef STM32F10X_CL
SetDeviceAddress(pInformation->USBwValue0);
#endif
}
}
ControlState =WAIT_STATUS_IN;
USB_StatusIn();//准备好发送０字节的状态数据包SetEPTxCount(ENDP0, 0);
//vSetEPTxStatus(EP_TX_VALID);建立阶段后直接的进入状态阶段
exit_NoData_Setup0:
pInformation->ControlState =ControlState;
return;
}
uint8_tIn0_Process(void)
{
uint32_t ControlState =pInformation->ControlState;
if ((ControlState == IN_DATA)|| (ControlState == LAST_IN_DATA)) //控制状态
{
DataStageIn();//第一次取设备描述符只取一次 当前的状态变为WAIT_STATUS_IN 表明设备等待状态过程主机输出0字节
ControlState= pInformation->ControlState;
}
else if (ControlState ==WAIT_STATUS_IN) //设置地址状态阶段进入这个程序
{
if((pInformation->USBbRequest == SET_ADDRESS)&&
(Type_Recipient == (STANDARD_REQUEST | DEVICE_RECIPIENT)))
{
SetDeviceAddress(pInformation->USBwValue0); //设置使用新的地址
pUser_Standard_Requests->User_SetDeviceAddress();
}
(*pProperty->Process_Status_IN)();
ControlState=STALLED; //终止发送和接受
}
else
{
ControlState= STALLED;
}
pInformation->ControlState =ControlState;
return Post0_Process();
}
uint8_t Post0_Process(void)
{
#ifdef STM32F10X_CL
USB_OTG_EP *ep;
#endif
SetEPRxCount(ENDP0,Device_Property.MaxPacketSize); //设置端点0 要接受的字节数
if(pInformation->ControlState ==STALLED) //这种状态下只接受SETUP命令包
{
vSetEPRxStatus(EP_RX_STALL); //终止端点０接受
vSetEPTxStatus(EP_TX_STALL); //终止端点０发送
}
return(pInformation->ControlState ==PAUSE);
}
***************（６）*************
从新地址获取设备描述符
