stm32-USB使用记录(一)

文章目录

    • 1、USB设备介绍
    • 2、虚拟串口进行数据收发
      • 1、在stm32F1上进行
      • 2、在stm32F4上进行
    • 3、大容量设备
      • 访问内部flash

1、USB设备介绍

USB,即为通用串行总线,是一个外部总线标准,用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。是应用在PC领域的接口技术。USB接口支持设备的即插即用和热插拔功能。USB是在1994年底由英特尔、康柏、IBM、Microsoft等多家公司联合提出的。

标准 USB 共四根线组成,除 VCC/GND 外,另外为 D+,D-;这两根数据线采用的是差分电压的方式进行数据传输的。在 USB 主机上, D-和 D+都是接了 15K 的电阻到低的,所以在没有设备接入的时候, D+、 D-均是低电平。而在 USB 设备中,如果是高速设备,则会在D+上接一个 1.5K 的电阻到 VCC,而如果是低速设备,则会在 D-上接一个 1.5K 的电阻到 VCC这样当设备接入主机的时候,主机就可以判断是否有设备接入,并能判断设备是高速设备还是低速设备。

正点原子精英板上采用的USB如下所示:
stm32-USB使用记录(一)_第1张图片
USB设备框图如下所示:
stm32-USB使用记录(一)_第2张图片
这里我们还是不讨论USB过多的原理性的东西,重点还是介绍怎么使用USB这个设备,就是他的驱动,一些相关资料我都传到我的gitee上了,需要的可以自行获取。

这里比较推荐看这个视频,USB讲的还是很不错的 https://www.bilibili.com/video/BV1F64y1U7d8?spm_id_from=333.337.header_right.fav_list.click

2、虚拟串口进行数据收发

1、在stm32F1上进行

首先是配置cubemx开启USB功能
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下面我们要使用USB的功能需要配置这个中间件,说白了就是对应的库
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下面我们来看下这个配置的一些参数,这一部分其实默认即可,不用怎么修改
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继续看设备描述
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这里我们看下插上电脑的设备,已经可以正常运转了,就是正常监测到我们我们刚才设置的端口了
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这个时候我们就可以用虚拟串口收发函数来进行测试了
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将程序下载到开发板,可以看到效果如下:
stm32-USB使用记录(一)_第9张图片
当然我们也可以用对他进行格式化包装,让他可以像prinf一样的工作,封装的代码如下所示:

void usb_printf(const char *format, ...)
{
    va_list args;
    uint32_t length;

    va_start(args, format);
    length = vsnprintf((char *)UserTxBufferFS, APP_TX_DATA_SIZE, (char *)format, args);
    va_end(args);
    CDC_Transmit_FS(UserTxBufferFS, length);
}

这样我们就可以在主函数中进行调用了!
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2、在stm32F4上进行

这里如果也是按照就是原设定的步骤的话不太成功,会出现就是找不到设备的问题,采用的f4的板子上采用USB连接图如下:
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这里后面还尝试了好几种方案,反正都是不太成功,如果有正好看到这篇文章的大佬清楚的话欢迎指正!

3、大容量设备

在前面的文章中,已经介绍过相关STM32内部flash的操作,还有读写外部挂在的flash,以及外部挂载的eeprom,以及使用SDIO还有SPI来读写SD卡,这里我们了解了USB,就可以用USB来作为接口,将这些内存设备通过USB接口和电脑等设备进行交互了,实现类似U盘的功能,相关的链接如下,需要的可以去下了解下:

stm32内部Flash读写
sd卡读写移植记录

这里我们再来看下他的这个USB功能描述:
stm32-USB使用记录(一)_第12张图片
可以看到USB设备支持的功能还是挺多的,这里就主要介绍这个大容量储存这块的设计,通过设计大容量储存的接口,就可以使得我们得以访问内部的flash以及一些外接的sd卡这样的!

访问内部flash

在前面的文章中已经讲过就是如何将STM32编译出的FLSH表达出来,上次用的是keil的方式,这里我继续采用CUBEIDE的方式介绍下吧!

  • 首先还是看下keil的,编译情况如下,那么它所占的的内存为14236+344=14580的大小,这个单位是字节,那么换算成我们熟悉的点来说就是:14580/1024=14.238KB
    stm32-USB使用记录(一)_第13张图片
  • 这里我们可以看下另一个cubeide的工程:
    stm32-USB使用记录(一)_第14张图片
    这里有个大佬讲过了这些字段的意思 https://blog.csdn.net/wxh0000mm/article/details/80364701

详细的解释

text 代码和常量
data 初始化的全局变量
bss 未初始化的变量
dec 就是前面三个的加和

这里占用的代码大小就是:
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转化成我们熟悉的kb来说就是:
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这里我用的是103RCT6,总的FLASH大小是:
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这里再看下我们的FLASH占用情况,可以说是基本一致了,基于这些情况我们就可以开始来设计这个flash的内存设置了
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我们这里内存占用是49kb的样子,因此这里我们就从60KB之后来算(这个只要大于49就都是合理的),具体计算如下所示:
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将他转换成我们熟悉的KB值,因此这个就是60KB了
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我们在新建的工程里来设置这个大小和起始地址:
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之后在这里将我们刚才设置的加入进去
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之后就可以添加读函数还有写函数了
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这里我附上源码,需要参考的可以借鉴查看

int8_t STORAGE_Read_FS(uint8_t lun, uint8_t *buf, uint32_t blk_addr, uint16_t blk_len)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
	if (lun == 0) {
		memcpy(buf, (uint8_t*) (FLASH_START_ADDR + blk_addr * FLASH_PAGE_SIZE),
				blk_len * FLASH_PAGE_SIZE);
		return USBD_OK;
	}
  return (USBD_OK);
  /* USER CODE END 6 */
}

/**
  * @brief  .
  * @param  lun: .
  * @retval USBD_OK if all operations are OK else USBD_FAIL
  */
int8_t STORAGE_Write_FS(uint8_t lun, uint8_t *buf, uint32_t blk_addr, uint16_t blk_len)
{
  /* USER CODE BEGIN 7 */
	if (lun == 0) {
		uint16_t i;
		HAL_FLASH_Unlock();

		FLASH_EraseInitTypeDef f;
		f.TypeErase = FLASH_TYPEERASE_PAGES;
		f.PageAddress = FLASH_START_ADDR + blk_addr * FLASH_PAGE_SIZE;
		f.NbPages = blk_len;
		uint32_t PageError = 0;
		HAL_FLASHEx_Erase(&f, &PageError);

		for (i = 0; i < blk_len * FLASH_PAGE_SIZE; i += 4)
			HAL_FLASH_Program(FLASH_TYPEPROGRAM_WORD,
					FLASH_START_ADDR + blk_addr * FLASH_PAGE_SIZE + i,
					*(uint32_t*) (&buf[i]));

		HAL_FLASH_Lock();
		return USBD_OK;
	}
  return (USBD_OK);
  /* USER CODE END 7 */
}

这样我们就完成了读写了部分了,只要就是连接上对应的USB口就行了,一般开发板上都会设置的,我们只需要根据实际情况连接就行了
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哦,居然失败了,就一直这样啊,后面查了原因才知道不对劲啊,前面的文章讲了就是小容量的芯片就是移动单位是一个字节,但是RCT6是大容量芯片,他是按照两个字节为基本单位的,所以这里就不行小于我们两个字节
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这里选择大小为2048个比特,就是2kb了,这样我们修改好之后再次编译就可以了
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哦对了就是这里也要注意就是我们这里的VID还有PID可以做一些适当的修改,不然电脑就会把他们认为是同一种USB设备,那就不太好了
这些东西的含义涉及到USB外设的一些理论知识,USB是一个庞大的系统,涉及的东西比较多,这里就不一一介绍了(我也不会),可以参考下面的这篇文章:https://www.cnblogs.com/airoot/p/10673090.html
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这样我们就可以开始把设备插进电脑了,第一次的话会提示需要格式化,之后就可以看到我们的设备了
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这里我们可以尝试将数据文本文件写入U盘,直接拖拽即可,可以看到成功写入
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当然我们把U盘拔掉,在插入这个数据也是不会丢失的!

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