STM32自定义USB设备开发详细流程讲解及全套资料源码下载（基于libusb）

本帖最后由 飞鸿踏雪 于 2014-10-16 13:05 编辑 前言 USB的用途就不多说了，下面的内容主要就是讲解如何利用ST提供的USB驱动库和libusb上位机驱动库实现一个USB数据传输功能，为了降低开发难度，我们仅仅讲解Bulk传输模式，当然这也是用得比较多的传输模式。 开发流程 1，完成STM32单片机端的USB程序； 2，利用linusb自带的inf-wizard工具生成USB驱动； 3，基于libusb编写USB通信程序； 4，测试PC和单片机的数据通信； STM32程序编写 1，完成描述符的修改，修改后的描述符如下（在usb_desc.c文件中） 设备描述符： [C]  纯文本查看 复制代码 const uint8_t CustomHID_DeviceDescriptor[CUSTOMHID_SIZ_DEVICE_DESC] = { 0x12, /*bLength */ USB_DEVICE_DESCRIPTOR_TYPE, /*bDescriptorType*/ 0x00, /*bcdUSB */ 0x02, 0x00, /*bDeviceClass*/ 0x00, /*bDeviceSubClass*/ 0x00, /*bDeviceProtocol*/ 0x40, /*bMaxPacketSize40*/ LOBYTE(USBD_VID), /*idVendor*/ HIBYTE(USBD_VID), /*idVendor*/ LOBYTE(USBD_PID), /*idVendor*/ HIBYTE(USBD_PID), /*idVendor*/ 0x00, /*bcdDevice rel. 2.00*/ 0x02, 1, /*Index of string descriptor describing manufacturer */ 2, /*Index of string descriptor describing product*/ 3, /*Index of string descriptor describing the device serial number */ 0x01 /*bNumConfigurations*/ }; /* CustomHID_DeviceDescriptor */ 配置描述符： [C]  纯文本查看 复制代码 const uint8_t CustomHID_ConfigDescriptor[CUSTOMHID_SIZ_CONFIG_DESC] = { 0x09, /* bLength: Configuation Descriptor size */ USB_CONFIGURATION_DESCRIPTOR_TYPE, /* bDescriptorType: Configuration */ CUSTOMHID_SIZ_CONFIG_DESC, /* wTotalLength: Bytes returned */ 0x00, 0x01, /* bNumInterfaces: 1 interface */ 0x01, /* bConfigurationValue: Configuration value */ 0x00, /* iConfiguration: Index of string descriptor describing the configuration*/ 0xE0, /* bmAttributes: Bus powered */ /*Bus powered: 7th bit, Self Powered: 6th bit, Remote wakeup: 5th bit, reserved: 4..0 bits */ 0xFA, /* MaxPower 500 mA: this current is used for detecting Vbus */ /************** Descriptor of Custom HID interface ****************/ /* 09 */ 0x09, /* bLength: Interface Descriptor size */ USB_INTERFACE_DESCRIPTOR_TYPE, /* bDescriptorType: Interface descriptor type */ 0x00, /* bInterfaceNumber: Number of Interface */ 0x00, /* bAlternateSetting: Alternate setting */ 0x04, /* bNumEndpoints */ 0xDC, /* bInterfaceClass: Class code = 0DCH */ 0xA0, /* bInterfaceSubClass : Subclass code = 0A0H */ 0xB0, /* nInterfaceProtocol : Protocol code = 0B0H */ 0, /* iInterface: Index of string descriptor */ /******************** endpoint descriptor ********************/ /* 18 */ 0x07, /* endpoint descriptor length = 07H */ USB_ENDPOINT_DESCRIPTOR_TYPE, /* endpoint descriptor type = 05H */ 0x81, /* endpoint 1 IN */ 0x02, /* bulk transfer = 02H */ 0x40,0x00, /* endpoint max packet size = 0040H */ 0x00, /* the value is invalid when bulk transfer */ 0x07, /* endpoint descriptor length = 07H */ USB_ENDPOINT_DESCRIPTOR_TYPE, /* endpoint descriptor type = 05H */ 0x01, /* endpoint 1 OUT */ 0x02, /* bulk transfer = 02H */ 0x40,0x00, /* endpoint max packet size = 0040H */ 0x00, /* the value is invalid when bulk transfer */ 0x07, /* endpoint descriptor length = 07H */ USB_ENDPOINT_DESCRIPTOR_TYPE, /* endpoint descriptor type = 05H */ 0x82, /* endpoint 2 IN */ 0x02, /* bulk transfer = 02H */ 0x40,0x00, /* endpoint max packet size = 0040H */ 0x00, /* the value is invalid when bulk transfer */ 0x07, /* endpoint descriptor length = 07H */ USB_ENDPOINT_DESCRIPTOR_TYPE, /* endpoint descriptor type = 05H */ 0x02, /* endpoint 2 OUT */ 0x02, /* bulk transfer = 02H */ 0x40,0x00, /* endpoint max packet size = 0040H */ 0x00, /* the value is invalid when bulk transfer */ }; /* CustomHID_ConfigDescriptor */ 配置描述符就包含了端点描述符，我们用了4个端点，两个BULK-OUT端点，两个BULK-IN端点。 其他的描述符： [C]  纯文本查看 复制代码 /* USB String Descriptors (optional) */ const uint8_t CustomHID_StringLangID[CUSTOMHID_SIZ_STRING_LANGID] = { CUSTOMHID_SIZ_STRING_LANGID, USB_STRING_DESCRIPTOR_TYPE, 0x09, 0x04 }; /* LangID = 0x0409: U.S. English */ const uint8_t CustomHID_StringVendor[CUSTOMHID_SIZ_STRING_VENDOR] = { CUSTOMHID_SIZ_STRING_VENDOR, /* Size of Vendor string */ USB_STRING_DESCRIPTOR_TYPE, /* bDescriptorType*/ // Manufacturer: "STMicroelectronics" 'M' , 0, 'y' , 0, 'U' , 0, 'S' , 0, 'B' , 0, '_' , 0, 'H' , 0, 'I' ,0, 'D' ,0 }; const uint8_t CustomHID_StringProduct[CUSTOMHID_SIZ_STRING_PRODUCT] = { CUSTOMHID_SIZ_STRING_PRODUCT, /* bLength */ USB_STRING_DESCRIPTOR_TYPE, /* bDescriptorType */ 'B' , 0, 'y' , 0, ' ' , 0, 'e' , 0, 'm' , 0, 'b' , 0, 'e' ,0, 'd' ,0, '-' ,0, 'n' ,0, 'e' ,0, 't' ,0 }; uint8_t CustomHID_StringSerial[CUSTOMHID_SIZ_STRING_SERIAL] = { CUSTOMHID_SIZ_STRING_SERIAL, /* bLength */ USB_STRING_DESCRIPTOR_TYPE, /* bDescriptorType */ 'x' , 0, 'x' , 0, 'x' , 0, 'x' , 0, 'x' , 0, 'x' , 0, 'x' , 0 }; 2，根据端点缓冲区大小配置端点缓冲区地址，配置信息如下（在usb_conf.h文件中）： [C]  纯文本查看 复制代码 /* buffer table base address */ #define BTABLE_ADDRESS (0x00) /* EP0 */ /* rx/tx buffer base address */ #define ENDP0_RXADDR (0x18) #define ENDP0_TXADDR (0x58) /* EP1 */ /* tx buffer base address */ //地址为32位对其,位4的倍数，不能超过 bMaxPacketSize //EP1 #define ENDP1_RXADDR (0x98) #define ENDP1_TXADDR (0x98+64) EP2 #define ENDP2_RXADDR (0xA0+64+64) #define ENDP2_TXADDR (0xA0+64+64+64) 3，初始化每个端点（在usb_prop.c文件中的CustomHID_Reset函数中） [C]  纯文本查看 复制代码 /* Initialize Endpoint 0 */ SetEPType(ENDP0, EP_CONTROL); SetEPTxStatus(ENDP0, EP_TX_STALL); SetEPRxAddr(ENDP0, ENDP0_RXADDR); SetEPTxAddr(ENDP0, ENDP0_TXADDR); Clear_Status_Out(ENDP0); SetEPRxCount(ENDP0, Device_Property.MaxPacketSize); SetEPRxValid(ENDP0); /* Initialize Endpoint 1 */ SetEPType(ENDP1, EP_BULK); SetEPRxAddr(ENDP1, ENDP1_RXADDR); SetEPTxAddr(ENDP1, ENDP1_TXADDR); SetEPRxCount(ENDP1, EP_SIZE); SetEPRxStatus(ENDP1, EP_RX_VALID); SetEPTxStatus(ENDP1, EP_TX_NAK); /* Initialize Endpoint 2 */ SetEPType(ENDP2, EP_BULK); SetEPRxAddr(ENDP2, ENDP2_RXADDR); SetEPTxAddr(ENDP2, ENDP2_TXADDR); SetEPRxCount(ENDP2, EP_SIZE); SetEPRxStatus(ENDP2, EP_RX_VALID); SetEPTxStatus(ENDP2, EP_TX_NAK); 4，实现端点的回调函数（需要在usb_conf.h中注释掉对应的回调函数宏定义） [C]  纯文本查看 复制代码 /******************************************************************************* * Function Name : EP1_OUT_Callback. * Description : EP1 OUT Callback Routine. * Input : None. * Output : None. * Return : None. *******************************************************************************/ void EP1_OUT_Callback( void ) { EP1_ReceivedCount = GetEPRxCount(ENDP1); PMAToUserBufferCopy(USB_Receive_Buffer, ENDP1_RXADDR, EP1_ReceivedCount); SetEPRxStatus(ENDP1, EP_RX_VALID); } /******************************************************************************* * Function Name : EP2_OUT_Callback. * Description : EP2 OUT Callback Routine. * Input : None. * Output : None. * Return : None. *******************************************************************************/ void EP2_OUT_Callback( void ) { EP2_ReceivedCount = GetEPRxCount(ENDP2); PMAToUserBufferCopy(USB_Receive_Buffer, ENDP2_RXADDR, EP2_ReceivedCount); SetEPRxStatus(ENDP2, EP_RX_VALID); } 5，完成主函数的测试程序 [C]  纯文本查看 复制代码 int main( void ) { uint8_t data[256]; uint32_t i=0; Set_System(); //系统时钟初始化 USART_Configuration(); //串口1初始化 printf ( "\x0c\0" ); printf ( "\x0c\0" ); //超级终端清屏 printf ( "\033[1;40;32m" ); //设置超级终端背景为黑色，字符为绿色 printf ( "\r\n*******************************************************************************" ); printf ( "\r\n************************ Copyright 2009-2012, EmbedNet ************************" ); printf ( "\r\n*************************** [url=http://www.embed-net.com]http://www.embed-net.com[/url] **************************" ); printf ( "\r\n***************************** All Rights Reserved *****************************" ); printf ( "\r\n*******************************************************************************" ); printf ( "\r\n" ); USB_Interrupts_Config(); Set_USBClock(); USB_Init(); while (1) { if (EP1_ReceivedCount > 0){ USB_GetData(ENDP1,data,EP1_ReceivedCount); USB_SendData(ENDP1,data,EP1_ReceivedCount); printf ( "usb EP1 get data %d byte data\n\r" ,EP1_ReceivedCount); for (i=0;i printf ( "0x%02X " ,data[i]); } printf ( "\n\r" ); EP1_ReceivedCount=0; } if (EP2_ReceivedCount > 0){ USB_GetData(ENDP2,data,EP2_ReceivedCount); USB_SendData(ENDP2,data,EP2_ReceivedCount); printf ( "usb EP2 get data %d byte data\n\r" ,EP2_ReceivedCount); for (i=0;i printf ( "0x%02X " ,data[i]); } printf ( "\n\r" ); EP2_ReceivedCount=0; } } } 到此，STM32的程序基本上编写完成，然后编译下载程序，如果一切顺利，系统会检测到一个新的设备并试图加载对应的驱动，由于我们还没做驱动程序，所以肯定会加载驱动失败，如下图所示：   驱动程序生成 下面我们就利用libusb自带的inf-wizard工具生成USB驱动程序，该工具可以到本文章的附件下载，其具体过程如下：   运行该程序，出现下图对话框，点击“Next”；   出现下图对话框后选择我们需要生成驱动程序的设备；   这里可以写该Device Name，我们保持默认值，其他的都不需要修改；   点击Next后出现下图对话框，我们选择一个目录保存这个inf文件；   保存后的文件   若要立即安装驱动，可以点击下面对话框的红色框按钮；   Win7下可能会出现如下对话框，点击始终安装；   到此，USB驱动程序自动生成完毕，若安装了驱动，则在设备管理器里面会看到如下信息   基于libusb的上位机驱动程序编写 首先建立一个驱动程序工程，然后将libusb的库（附件有下载）添加到工程里面，编写以下几个函数 设备扫描函数，该函数用来找到插入电脑上的USB设备 [C]  纯文本查看 复制代码 /** * @brief 扫描设备连接数 * @param NeedInit 是否需要初始化，第一次调用该函数需要初始化 * @retval 识别到的指定设备个数 */ int __stdcall USBScanDev( int NeedInit) { if (NeedInit){ usb_init(); /* initialize the library */ usb_find_busses(); /* find all busses */ usb_find_devices(); /* find all connected devices */ } return scan_dev(pBoard); } 打开设备 [C]  纯文本查看 复制代码 /** * @brief 打开指定的USB设备 * @param devNum 需要打开的设备号 * @retval 打开状态 */ int __stdcall USBOpenDev( int DevIndex) { pBoardHandle[DevIndex] = open_dev(DevIndex,pBoard); if (pBoardHandle[DevIndex]==NULL){ return SEVERITY_ERROR; } else { return SEVERITY_SUCCESS; } } 关闭设备 [C]  纯文本查看 复制代码 /** * @brief 关闭指定的USB设备 * @param devNum 需要关闭的设备号 * @retval 打开状态 */ int __stdcall USBCloseDev( int DevIndex) { return close_dev(DevIndex,pBoardHandle); } BULK端点写数据 [C]  纯文本查看 复制代码 /** * @brief USB Bulk端点写数据 * @param nBoardID 设备号 * @param pipenum 端点号 * @param sendbuffer 发送数据缓冲区 * @param len 发送数据字节数 * @param waittime 超时时间 * @retval 成功发送的数据字节数 */ int __stdcall USBBulkWriteData(unsigned int nBoardID, int pipenum, char *sendbuffer, int len, int waittime) { int ret=0; if (pBoardHandle[nBoardID] == NULL){ return SEVERITY_ERROR; } #ifdef TEST_SET_CONFIGURATION if (usb_set_configuration(pBoardHandle[nBoardID], MY_CONFIG) < 0) { usb_close(pBoardHandle[nBoardID]); return SEVERITY_ERROR; } #endif #ifdef TEST_CLAIM_INTERFACE if (usb_claim_interface(pBoardHandle[nBoardID], 0) < 0) { usb_close(pBoardHandle[nBoardID]); return SEVERITY_ERROR; } #endif #if TEST_ASYNC // Running an async write test ret = transfer_bulk_async(dev, pipenum, sendbuffer, len, waittime); #else ret = usb_bulk_write(pBoardHandle[nBoardID], pipenum, sendbuffer, len, waittime); /*if((len%64) == 0){ usb_bulk_write(pBoardHandle[nBoardID], pipenum, sendbuffer, 0, waittime); }*/ #endif #ifdef TEST_CLAIM_INTERFACE usb_release_interface(pBoardHandle[nBoardID], 0); #endif return ret; } BULK端点读数据 [C]  纯文本查看 复制代码 /** * @brief USB Bulk读数据 * @param nBoardID 设备号 * @param pipenum 端点号 * @param readbuffer 读取数据缓冲区 * @param len 读取数据字节数 * @param waittime 超时时间 * @retval 读到的数据字节数 */ int __stdcall USBBulkReadData(unsigned int nBoardID, int pipenum,