STM32F4discovery_CDC_Device数据传输的一步步实现（USB2.0FS+HS）
1. 需求
某项目需要单片机把ADC数据上传到电脑。方法有两种：1、USB；2、以太网。百度必应了一番，发现有人用过NXP的LPC的一款带USB2.0 HighSpeed phy的片子，但是采用BGA封装，开发难度上了一个层次。这两年内使用的STM32F1、F4比较多，对其开发比较熟悉，资料也丰富。因此决定使用STM32F4跑一下CDC_Device例程，调一下这部分的数据传输。
2. 环境
2.1 软件
Win7、Atollic TrueSTUDIO for STM32
STM32CubeMX v4.27.0，装上STM32CubeF4 Firmware Package V1.21.0
2.2 硬件
我采用的是STM32F4discovery。也可以是STM32F4的开发板。
3. 试验
3.1 使用STM32Cube生成项目
需要用到的IO口资源：连接4个指示灯的GPIO（PD12-PD15）。连接了按键的PA0（但实际未用到）。连接了外部8MHz晶振的PH0和PH1。连接到USB插座的PA11和PA12。连接到STLINK仿真器的PA13、PA14。
3.1.1 晶振
Peripherals中需要配置RCC，STM32F4discovery未焊接外部低速晶振。因此LSE默认disable，而有8MHz晶振，因此配置为Crystal/Ceramic。
3.1.2 仿真/下载
由于使用的是STLINK（STM32discovery板载stlinkv2），配置debug模式为Serial Wire。
3.1.3 USB设备
STM32F407VG芯片支持USB2.0 Fullspeed。但是usb2.0 high speed需要外接控制器如usb3300。这里的方式是STM32F407VG的引脚pa11和pa12经过电阻直接连接USB插座。需要配置为usb_device_fullspeed。
配置USB_OTG_FS如下：PC为usb host，而STM32作为usb device。
选好了device_only后，Configuration栏的USB_DEVICE即有效。把USB_DEVICE中，配置Class For FS IP为Communication Device Class（CDC）。
3.1.4 时钟树配置
STM32F407使用外部的8MHz晶振，Input frequency输入8后，选菜单栏中的clock Configuration -> Resolve Clock Issues即可自动为芯片内部的各个模块配置好时钟频率。这里需要注意，STM32F4内置的usb controller时钟需要48HMz才能正常工作。
在这个页面没有红色字体后，这个页面的配置也就完成了。
3.1.5 内部模块配置
这个页面的各个部分采用默认值就可以了。不需要改动。（这也是我第一次跑这个demo，尽量根据前人的步骤来就不怕出错了）
3.1.6 生成代码
生成代码前需要选择project-> Settings配置工程目录以及IDE。记得把mimimum heap size和mimmum stack size提高。有网友反映这个size低了是会出error的。我把两个size都改大了，分别设为0x600和0x1000。其他默认，点击OK。
然后点Project -> Generate Code。工程初始化已经完成。
4. 用户代码修改
在main.c的合适区域增加以下代码：
4.1 引用头文件以及参数声明
顾名思义，第一个参数是接受数据，双缓冲数组结构。第二个参数是发送数据。cdc每接收一个包，会刷新接收数据。需要把其当前数据包的长度记录。
#include "usbd_cdc_if.h"
extern uint8_t UserRxBufferFS[2][2048];
extern uint8_t UserTxBufferFS[2048];
extern uint32_t nRxLength; //// 接收到的数据长度
extern uint8_t uRxBufIndex; //// 当前使用的缓冲区索引号
extern uint8_t uLastRxBufIndex;//// 上次使用的接收缓冲区索引号
int bSendMark = 0; //// 发送数据的标志
4.2 main函数内的参数初始化区域
我想知道上传到电脑的数据是否准确连续。故自行按顺序初始化了发送数组中的每个数值。
for(i=0;i4.3 main函数内的死循环
HAL_GPIO_TogglePin(LD4_GPIO_Port, LD4_Pin);
// 每次CDC_Itf_Receive()接收到新数据都会更换缓存，所以发现缓存切换过就是有新的数据。
// 这里必须保证数据处理的速度足够快，否则缓存切换了两次才处理的话，就没法识别有新数据到来了。
if (uLastRxBufIndex != uRxBufIndex)
{
// --> 指令译码开始。
for (i=0; i 指令译码开始。
for (i=0; i 4.4 usbd_cdc_if.c
4.4.1：1维数组重新定义为2维。
uint8_t UserRxBufferFS[2][APP_RX_DATA_SIZE];
4.4.2：定义全局变量
uint32_t BuffLength;
uint32_t nRxLength;
uint8_t uRxBufIndex = 0; //// 当前使用的缓冲区索引号
uint8_t uLastRxBufIndex = 0; //// 上次使用的接收缓冲区索引号
4.4.3：static int8_t CDC_Init_FS(void)这个函数内：
USBD_CDC_SetRxBuffer(&hUsbDeviceFS, UserRxBufferFS);改为：
USBD_CDC_SetRxBuffer(&hUsbDeviceFS, UserRxBufferFS[0]);4.4.4：CDC_Receive_FS函数
把
USBD_CDC_SetRxBuffer(&hUsbDeviceFS, &Buf[0]);
USBD_CDC_ReceivePacket(&hUsbDeviceFS);
return (USBD_OK);改为：
//USBD_CDC_SetRxBuffer(&hUsbDeviceFS, &Buf[0]);
nRxLength = *Len;
//// 接收到的数据在main()函数中处理
//// 这里只是简单地切换缓存
uRxBufIndex++;
uRxBufIndex &= 0x01;
USBD_CDC_SetRxBuffer(&hUsbDeviceFS, &UserRxBufferFS[uRxBufIndex][0]);
USBD_CDC_ReceivePacket(&hUsbDeviceFS);
return (USBD_OK);5 编译错误
5.1 错误1
..\Src\usbd_cdc_if.c:201:39: warning: passing argument 2 of 'USBD_CDC_SetRxBuffer' makes pointer from integer without a cast [-Wint-conversion]
USBD_CDC_SetRxBuffer(&hUsbDeviceFS, UserRxBufferFS[0]);STM32CubeMX自动生成的UserRxBufferFS是1维数组，我们的是2维数据。
因此需要把
uint8_t UserRxBufferFS[APP_RX_DATA_SIZE];改为：
uint8_t UserRxBufferFS[2][APP_RX_DATA_SIZE];6 试验结果
硬件照：
红色USB线用于下载，仿真调试，stlink。下面的黑色USB线用于和电脑传输用户数据，CDC。
下载好程序后，我的电脑可以自行下载了VCP驱动。可以看到虚拟出串口26。
使用网友提供的上位机软件。测得发送速度为828.48KB/s。接收速度为837.29KB/s。
打开XCOM串口调试助手。
往STM32发送55，STM32接收到0x55后，会把发送数据内的数据上传到电脑。然后对STM32发送0xaa即可停止STM32的发送。
可以看到，数据是0x00-0xff，试验中没看到明显的丢包、以及误码。但仍需进一步验证。
7. 小结
本文记录了基于STM32F4的USB2.0FS数据传输的试验过程。采用了最新的HAL库，好在网友提供了不少资料。昨天搜集资料，今天上机，现在是中午12：00。已经实现了demo功能。在此特别感谢http://bbs.21ic.com/icview-811704-1-1.html。
8. 升级到high speed
在STM32CubeMX只需要修改:
这里：
和这里：
而程序修改的步骤和上面的一样的。只是某些参数名字FS变为HS。
下载程序到板子里， 发送速度为8605.04KB/s，接收速度为26947.37KB/s。可能PCB上线路太长了。发送速度不稳定。这次的试验应该到此为止了。
参考资料有：
1. http://bbs.21ic.com/icview-811704-1-1.html
2. STM32Cube\Repository\STM32Cube_FW_F4_V1.21.0\Projects\STM324xG_EVAL\Applications\USB_Device\CDC_Standalone。这个默认安装在C:\Users\用户名下。